Ultrasonidos Reflexion Con Cassy

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
SEDE BARBOSA
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE FÍSICA

GUÍA DE LABORATORIO
PRACTICA N° 04
1. IDENTIFICACIÓN:
ASIGNATURA: LABORATORIO DE FÍSICA III
TEMA: ULTRASONIDOS: REFLEXIÓN Con CASSY
DOCENTE: CARLOS PERUCHO
2. INTRODUCCIÓN
Son ondas mecánicas vibratorias o sea para que se propague el ultrasonido, se requiere que las partículas del medio ya sealiquido, aire o solido oscilen alrededor de sus posiciones de equilibrio. Son de la misma naturaleza que las ondas sonoras, la diferencia es su frecuencia que es mucho mayor de 20000Hz. Para materiales metálicos: se opera entre 1 y 5Mhz pero se pueden trabajar con frecuencias mucho mayores. Para materiales no metálicos: ej.: cerámicos, trabajan con frecuencias menores de 1Mhz (¼, ½Mhz). Losultrasonidos son de tres tipos: onda longitudinal: se propaga en tres medios. Onda transversal: se propaga en sólidos únicamente y onda de Rayleigh: se propaga en sólidos únicamente.
En el estudio de ondas ultrasónicas se utilizan dos transductores idénticos, uno sirve de emisor y el otro de receptor. Las ondas ultrasónicas son generadas por oscilaciones mecánicas de un dispositivo piezoeléctrico deltransductor. Inversamente las ondas ultrasónicas excitan oscilaciones mecánicas en cuerpos piezo-eléctricos.
3. OBJETIVOS
- Demostrar experimentalmente la ley de reflexión en una onda electromagnética.
- Conocer los principios básicos usados en ultrasonidos.
- Comparar los valores de amplitud de voltaje en relación a al ángulo de incidencia.
4. MARCO TEÓRICO
Dos transductores ultrasónicos –resonadores de flexión – sirven como transmisor y receptor, dependiendo de su conexión. Un cuerpo piezo-eléctrico convierte energía eléctrica a mecánica.
Cuando el voltaje de CA se aplica al cuerpo piezo-eléctrico, el transductor configurado como transmisor proporciona una amplitud sonora suficientemente alta a dos frecuencias de resonancias diferentes (aprox. 40kHz y 48kHz). Recíprocamente, las ondassonoras generan las oscilaciones mecánicas en el transductor cuando se configuro como receptor. La amplitud de voltaje de CA del piezo-eléctrico resulta proporcional a la amplitud sónica.
El primer transductor que puede ser considerado como una fuente ultrasónica tipo puntual, se pone en el punto focal de un reflector cóncavo para que se forme una onda plana. La señal del segundo transductor, es elreceptor, se da en un osciloscopio vía un amplificador de CA. El cuadrado de la amplitud de esta señal sirve como una medida de la intensidad reflejada.
La ley de reflexión ’’ángulo de incidencia = ángulo de reflexión’’ también se aplica a los ultrasonidos. El ángulo de reflexión está definido como el ángulo entre la perpendicular (Con respecto a la superficie reflejada) y la máxima intensidadreflejada (vea la figura 1)

Figura 1A: Reflexión de ultrasonidos planos en una superficie plana α = ángulo de incidencia β = ángulo de reflexión
Los ultrasonidos se reflejan en las superficies de la frontera entre medios con diferentes resistencias a las ondas sonoras. Un dispositivo eco sonda (o ‘sonar’) emite señales de impulsos ultrasónicos y mide el tiempo en el que una señal se refleja de tallimite de superficie al receptor. Para simplificar la configuración, el transmisor y el receptor están en el mismo lugar. El tiempo entre la transmisión y la recepción se puede utilizar para determinar la distancia al objeto reflectante (si la velocidad del sonido se conoce), o para determinar la velocidad del sonido sobre una distancia conocida. Este método se utiliza, por ejemplo, paradeterminar la profundidad del agua del mar. En el siguiente experimento, el principio de la sonda acústica se usa para determinar la velocidad de sonido en el aire, y para determinar las distancias.

Figura1B: Señal de ecosonda para la reflexión en a) la placa de reflexión; b) la placa de reflexión y un obstáculo adicional puesto delante de él.
5. CONSULTA
-Ultrasonidos: Generación, clasificación,...