La velocidad del sonidoObjetivo

Determinar la velocidad del sonido con el tubo de Kundt

El sonido es la sensación que se produce cuando las vibraciones longitudinales de las moléculas en el medio externo, esto es, cuando las fases alternadas de condensación y rarefacción de ellas, actúan en la membrana timpánica

Fundamento Teórico

Características de la onda sonora

1) Amplitud (A) : max. desplaz. desde el origen2) Frecuencia (f): n° de ciclos por segundo f =1/T3) Periodo (T) : tiempo de un ciclo4) Longitud de onda (): distancia mínima

entre puntos de igual fase5) Fase ():Cualquier punto del ciclo reconocible

por su relación con el resto del ciclo

Cualquier porción del ciclo

A-A

ciclo

El sonido audible

Intensidad → Amplitud

Tono → Frecuencia

A- A

20 Hz 20 kHz

Infrasonido Audible Ultrasonido

Sonido musical

- Ondas sonoras con patrones repetidos

- Compuesto por: frecuencia primaria (tono fundamental) sobretonos o armónicos → timbre o calidad

Ondas sonoras: Ondas mecánicas longitudinales

DESCOM PRESION

Onda de presión P = Po sen(kx - t)

Ola de rarefacción

Ondas sonoras: Ondas mecánicas longitudinales

COMPRESION

Ola de compresión

Velocidad del sonido

v = ó v = fdistancia ( ) tiempo ( T )

A 20°C en aire = 343 m/s

agua = 1450 m/s

sólidos ≈ 5600 m/s

= v 1f

Ondas sonoras

λ

compresiones

Membrana vibrante

parlante

x

rarefacciones

+Po

0

-Po

Ondas estacionarias

Propagación de las ondas de presión

Dirección +X : P1 = Posen( kx - t )

Dirección –X : P2 = Posen( kx + t )

Superposición P = P1 + P2

P = 2Posen(kx).cos(t)

Donde k = constante de propagación =

= frecuencia angular = 2f

2

Ondas sonoras estacionarias

P = 2Posen(kx).cos(t)

Nodos y antinodos

P = 2Posen(kx).cos(t) k = 2/

Nodos: x = n(λ)/2

P

½λ

x0

A N A N A N A N

¼

L = n(/2)

MaterialesMateriales InstrumentosInstrumentos precisióprecisiónn

Micrófono Micrófono Generador de Generador de ss

1 hz1 hz

Cables Cables Cinta métrica Cinta métrica 1 mm1 mm

Osciloscopio Osciloscopio Termómetro Termómetro 0.1 °C0.1 °C

Tubo de Kundt Tubo de Kundt

Amplificador Amplificador de audio de audio

Materiales e instrumentos

Ch1 Ch2

X100 X1 X1k

osciloscopioGenerador de señales

reóstato

amplificadormicro

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tubo resonante

Equipo experimental

Procedimiento y datos experimentales

Detección de nodos y antinodos en el osciloscopio

antinodo nodo

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

-----------------------------------------------------

Li

Medición de semilongitudes de onda

f(Hz)f(Hz) LL11(m)(m) LL22(m)(m) LL33(m)(m) L (m)L (m) (m)(m) 1/f1/f V(V(m/s)m/s)

700700

900900

11001100

13001300

15001500

Tabla 1

= 2L L = ( L1 + L2 + L3)13

V= f

(m)

f (Hz)

Procesamiento y Análisis

Gráfica vs. f

(m)

1/f (s)

B = …..

A = …..

Gráfica λ vs. 1 / f

Valor Valor de Ade A

ValoValor de r de

BB

Ec. Empírica Ec. Empírica vs 1/fvs 1/f

Velocidad Velocidad del sonido del sonido

Exp.Exp.

DiscrepanDiscrepancia cia

porcentuaporcentuall

Resultados

Conclusiones

Bibliografía