velocidad del sonido

LABORATORIO DE F´ISICA: OSCILACIONES ONDAS Y PTICA

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Velocidad del Sonido en el Aire
Daniel Oliveros Pineda C´odigo:314054 Daniela Rivera Arenas C´odigo:312554

Resumen—En esta pr´actica se busca determinar experimentalmente la velocidad del sonido en el aire, utilizando las propiedades de los tubos sonoros cerrados y los arm´onicos formados
por las ondas estacionarias dentro del mismo, cuandola longitud
es la correcta. Se demustra tambi´en la relaci´on inversa entre la
frecuencia y la longitud de onda, adem´as del uso de la resonancia
para identificar los antinodos en las ondas producidas para una
frecencia conocida.
Index Terms—Sonido, ondas mec´anicas, resonancia, frecuencia, velocidad, longitud de onda.

I.

O BJETIVOS

Identificar el fen´omeno de resonancia de diferentesfrecuencias en tubos sonoros.
Determinar experimentalmente la velocidad del sonido
en el aire. [1]
II.

´
I NTRODUCCI ON

Donde n es el n´umero de arm´onico y L la distancia al borde
del tubo. De igual manera, de ser necesario, la correcci´on de
un valor de L, se hace adicion´andole:
e = (L2 − 3L1 )/2
III.

(5)

E QUIPO UTILIZADO

Tubo de resonancia
Generador de seales de audio
Parlante
Regla
Term´ometroIV.

P ROCEDIMIENTO

Antes de iniciar el experimento, se determin´o la temperatura
ambiente en ese instante, obteniedo 21C. Posteriormente se
procedi´o a realizar el montaje con el tubo, dispositivo de agua,
parlante y generador de audio como lo muestra la imagen ??.

Las ondas sonoras viajan a trav´es de cualquier medio
material con una rapidez que depende de las propiedades del
medio. A medidaque las ondas sonoras viajan a trav´es del
aire, los elementos del aire vibran para producir cambios en
densidad y presi´on a lo largo de la direcci´on del movimiento
de la onda. [2]
La rapidez de las ondas sonoras en un medio depende de la
compresibilidad y la densidad del medio; si e´ ste es un l´ıquido
o un gas y tiene un m´odulo volum´etrico B y densidad , la
rapidez de las ondas sonoras endicho medio es:
v=

B
= λf
p

(1)

La rapidez del sonido tambi´en depende de la temperatura del
medio. La relaci´on entre la rapidez de la onda y la temperatura
del aire, para sonido que viaja a trav´es del aire, es
v = (331m/s) 1 +

Tc
273C

(2)

donde 331 m/s es la rapidez del sonido en aire a 0C y TC es
la temperatura del aire en grados Celsius. Con esta ecuaci´on,
uno encuentra que, a 20C, larapidez del sonido en el aire es
aproximadamente 343 m/s. [3]
Para un tubo cerrado, los antinodos cumplen con la condici´on matem´atica:
Ln = (2n − 1)λ/4

(3)

λ = 2(L2 − L1 )

(4)

Trabajo entregado el 25 de Marzo, 2015

Figura 1. montaje

Para evitar que el agua se derramara, no se llen´o el tubo
por completo, sino hasta una seal con una cinta que el mismo
pose´ıa. Por lo tanto, las medidas sehicieron siempre tomando
este nivel como referencia.
Se ajust´o el generador a tres frecuencias (400, 500 y 600Hz),
de modo que para cada una de ellas se redujo lentamente la
altura del agua y se demarcaron los puntos donde el sonido
cambiaba de intensidad. Luego, subiendo lentamente el nivel
del agua, se confirm´o la ubicaci´on de dichos puntos, para
proceder de igual manera con las otras dosfrecuencias, y
registrar los datos obtenidos.
V.

TABLAS DE DATOS

Al realizar el experimento, se utilizaron frecuencias relativamente bajas, que por lo tanto tienen longitudes de onda

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mayores. En la tabla, no todos los datos registrados corresponden a los antinodos, pues en algunos puntos hab´ıan ligeras
variaciones en el sonido, que se tomaroncomo tales al realizar
la observaci´on. Sin embargo, los antinodos se identifiacaron
en base a la mayor intensidad sonora respecto a los dem´as.

λ = 4(62,25cm)/3 = 83cm

(11)

λ = 4(105,75)/5 = 84,6cm

(12)

Promediando:
Cuadro I

(83 + 83 + 84,6)cm
= 83,53cm
3
Por lo tanto, para 400Hz λ = 83,53cm

D ISTANCIA DE PUNTOS CON CAMBIOS DE INTENSIDAD
Frecuencia (Hz)

400 (Hz)

500 (Hz)

λ=

600 (Hz)

L1...