Tubo Rubens

Introducción.

La música o mejor dicho el sonido cuando viaja a través del aire genera diferencias de presión. Gracias a este fenómeno podemos oír. Dependiendo del tipo de nota que se esté tocando en el momento, el tubo de Rubens grafica este fenómeno físico haciendo pasar los sonidos a través de un tubo del cual sale fuego gracias al gas propano. Literalmente el fuego baila al ritmo de lamúsica, haciendo este fenómeno útil para aplicarlo en eventos de espectáculos.

Objetivo.
Demostrar como el sonido cuando viaja a través del aire genera diferencias de presión las cuales perturban a las moléculas de gas que están a su alrededor, haciéndolas oscilar con la misma.

Planteamiento del problema.
¿Cómo lograr que la presión causada por el sonido oscile al ritmo de las moléculasdel gas llevando a cabo el proceso necesario utilizando de forma apropiada todos los materiales?


Hipotesis.
El sonido es una perturbación que hacemos a un determinado medio físico (como aire, agua, metal, etc.) de tal modo que lo que producimos en él es una onda mecánica de naturaleza longitudinal. En el caso del aire son las partículas que lo componen las que vibran, y la frecuencia yamplitud de esta vibración dependerán de la fuente sonora que las esta produciendo. Así por ejemplo cuando tocamos la cuerda de una guitarra, ésta comienza a vibrar y es esa vibración la que perturba el medio que lo rodea (aire en este caso). Entonces la cuerda vibrante perturba a las moléculas de gas que están a su alrededor, haciéndolas oscilar con la misma. En otras palabras, lo que hace la cuerdaes modificar la densidad del aire, lo hace oscilar, y esta perturbación se transmite como una onda longitudinal por todo su rededor, provocando que la concentración de partículas gaseosas varíe en el tiempo mientras pasa por ahí la onda sonora. 

Experimentacion.
Cuando comienza a salir sonido por el parlante, lo que esta ocurriendo es que es el parlante mismo el que esta vibrando, transmitiendoasí esa perturbación a través del aire, hasta que ésta llega a la membrana de látex que se encuentra en uno de los extremos del tubo. Así la oscilación del parlante que es transmitida al aire y luego a la membrana de látex, siendo esta última, a raíz de su vibración, la que transmite la oscilación al gas del tubo, dicha perturbación genera diferencias de presión al interior del tubo. En efecto,habrá zonas donde haya mayor concentración de partículas de gas, lo que se traduce en mayor presión del gas en ese sector; asimismo habrá zonas con menor concentración de partículas de gas haciendo que en esos lugares la presión del gas sea menor. El que haya diferencias de presión al interior del tubo genera que el gas saldrá con mayor densidad por aquellos orificios en donde la presión sea alta,y al contrario en sectores donde la presión sea baja. De este modo, las llamas de fuego son más grandes en los sectores del tubo donde hay mayor presión de gas.
El experimento entonces consiste en enviar una onda sonora sinusoidal con una frecuencia constante, es decir, un tono dado. Una vez la onda perturba la membrana, esta a su vez altera el gas de tal modo que lo hace oscilarestacionariamente. Esto ocurre porque una vez que la membrana envía ondas longitudinales usando el gas del tubo como medio, estas se reflejan cuando llegan al otro extremo rígido del tubo, como la frecuencia, longitud y amplitud de la onda es constante, se produce una interferencia al interior del tubo entre las ondas salientes (de la membrana de látex) y las reflejadas (del extremo rígido), produciéndose asípuntos donde la interferencia es destructiva (nodos) y puntos donde la interferencia es constructiva (antinodos). En estos últimos puntos es donde la amplitud de la onda es más grande y eso se evidencia claramente en el fuego. Entonces, lo que observaremos en el experimento es que a medida que cambiamos la frecuencia de la señal que enviamos por el parlante, cambiará también la longitud de las...