relaciÓn de la velocidad del sonido y la temperatura

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RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA TRABAJO FINAL, ANALISIS DE MUESTRAS GERMÁN DAVID GÓEZ SÁNCHEZ INSTITUTO TECNÓLOGICO METROPOLITANO INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES MEDELLÍN 2008 VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE Objetivo: Medir la velocidad del sonido de forma experimental en el aire a temperatura ambiente. Teoría: Los sistemas mecánicos tienen frecuencias naturales de vibración. Cuando se excita un sistema mecánico en una de sus frecuencias naturales de oscilación, hay una transferencia máxima de energía por parte de la fuente excitadora hacia el sistema, y la amplitud de la vibración aumenta hasta un máximo. En estas condiciones decimos que el sistema está en resonancia con la fuente y nos referimos a la frecuencia particular en la cual esto ocurre como frecuencia de resonancia. La relación entre la frecuencia f, la longitud de onda λ, y la velocidad v de la onda, que se propaga a través del sistema es v = λf. Si conocemos la frecuencia y la longitud de onda, podemos deducir su velocidad. O, si conocemos la longitud de onda y la velocidad, podemos calcular la frecuencia. Esto es fácilmente deducible en un sistema ideal, pero

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Experimento Velocidad del Sonido

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Page 1: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

TRABAJO FINAL, ANALISIS DE MUESTRAS

GERMÁN DAVID GÓEZ SÁNCHEZ INSTITUTO TECNÓLOGICO METROPOLITANO

INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES MEDELLÍN

2008

VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE

Objetivo: Medir la velocidad del sonido de forma experimental en el aire a temperatura ambiente. Teoría: Los sistemas mecánicos tienen frecuencias naturales de vibración. Cuando se excita un sistema mecánico en una de sus frecuencias naturales de oscilación, hay una transferencia máxima de energía por parte de la fuente excitadora hacia el sistema, y la amplitud de la vibración aumenta hasta un máximo. En estas condiciones decimos que el sistema está en resonancia con la fuente y nos referimos a la frecuencia particular en la cual esto ocurre como frecuencia de resonancia. La relación entre la frecuencia f, la longitud de onda λ, y la velocidad v de la onda, que se propaga a través del sistema es v = λf. Si conocemos la frecuencia y la longitud de onda, podemos deducir su velocidad. O, si conocemos la longitud de onda y la velocidad, podemos calcular la frecuencia. Esto es fácilmente deducible en un sistema ideal, pero

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en realidad la velocidad del sonido está directamente relacionada con la temperatura ambiente y el material por el que se propague. Este trabajo pretende determinar la velocidad del sonido de forma experimental en diferentes temperaturas y horas del día mediante la recolección de diferentes muestras obtenidas en el laboratorio de física Fraternidad. Para este trabajo se diseño y construyo un sensor ultrasonido el cual tiene una frecuencia de trabajo de 40khz, con un alcance máximo de 2 metros

MUESTREO Para que el programa de muestreo tenga éxito se ha de recoger un número de muestras representativo a diferentes horas del día, contando con la presencia de un termómetro con el cual se puede registrar la temperatura al momento tomar la muestra. El sensor ultrasonido entrega el valor del tiempo de vuelo de la señal de sonido. Aplicando la siguiente formula se puede determinar la velocidad del sonido en ese preciso momento. D = V.T Donde: D Distancia del objeto V Velocidad del sonido T Tiempo de vuelo de la señal en segundos

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PARA LA RECOLECCIÓN DE MUESTRAS SE UTILIZA LAS SIGUIENTE TABLA

# TIEMPO TEMPERATURA VELOCIDAD HORA DISTANCIA

RECOLECCIÓN DE DATOS Frecuencia La frecuencia de recolección de la muestra es la siguiente.

- 7 Muestras, a una hora distinta - 30 Datos por muestra - Distancia 2mts

La recolección de estás muestras se realizara en un total de tres semanas, con el fin de garantizar la homogeneidad de la muestra.

IMPLENTACIÓN Los equipos utilizados para implementar este experimento Son: Un osciloscopio digital conectado a la Segunda etapa de amplificación del módulo Receptor para medir el tiempo entre ecos. Un micro controlador se encarga de disparar el Sensor a intervalos regulares. Para comenzar una medición, el micro controlador da la instrucción al módulo para disparar el pulso. Luego se mide el tiempo transcurrido entre la recepción del primer y

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segundo eco. Con este tiempo se calcula la velocidad del sonido en ese intervalo de distancias.la temperatura promedio se toma con un multimetro digital con función de medir temperatura.

CLASIFICACIÓN DE LA MUESTRA

A continuación se muestran 210 datos recolectados en siete muestras.

muestras temperatura distancia tiempo Velocidad hora

1 29 a 30 C 2 0.00572 349.437 1: 45 pm

2 29 a 30 C 2 0.00572 349.504 1: 45 pm

3 29 a 30 C 2 0.00572 349.430 1: 45 pm

4 29 a 30 C 2 0.00571 350.119 1: 45 pm

5 29 a 30 C 2 0.00573 349.345 1: 45 pm

6 29 a 30 C 2 0.00572 349.382 1: 45 pm

7 29 a 30 C 2 0.00572 349.437 1: 45 pm

8 29 a 30 C 2 0.00572 349.504 1: 45 pm

9 29 a 30 C 2 0.00576 347.017 1: 45 pm

10 29 a 30 C 2 0.00573 349.138 1: 45 pm

11 29 a 30 C 2 0.00572 349.430 1: 45 pm

12 29 a 30 C 2 0.00572 349.504 1: 45 pm

13 29 a 30 C 2 0.00573 348.833 1: 45 pm

14 29 a 30 C 2 0.00572 349.418 1: 45 pm

15 29 a 30 C 2 0.00572 349.565 1: 45 pm

16 29 a 30 C 2 0.00572 349.626 1: 45 pm

17 29 a 30 C 2 0.00572 349.443 1: 45 pm

18 29 a 30 C 2 0.00572 349.443 1: 45 pm

Page 5: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

19 29 a 30 C 2 0.00572 349.507 1: 45 pm

20 29 a 30 C 2 0.00572 349.504 1: 45 pm

21 29 a 30 C 2 0.00572 349.467 1: 45 pm

22 29 a 30 C 2 0.00573 349.284 1: 45 pm

23 29 a 30 C 2 0.00572 349.412 1: 45 pm

24 29 a 30 C 2 0.00572 349.455 1: 45 pm

25 29 a 30 C 2 0.00572 349.467 1: 45 pm

26 29 a 30 C 2 0.00571 350.054 1: 45 pm

27 29 a 30 C 2 0.00572 349.626 1: 45 pm

28 29 a 30 C 2 0.00572 349.424 1: 45 pm

29 29 a 30 C 2 0.00572 349.504 1: 45 pm

30 29 a 30 C 2 0.00571 350.054 1: 45 pm

31 20 a 21 C 2 0.00582 343.800 8: 00 am

32 20 a 21 C 2 0.00582 343.643 8: 00 am

33 20 a 21 C 2 0.00580 344.828 8: 00 am

34 20 a 21 C 2 0.00584 342.466 8: 00 am

35 20 a 21 C 2 0.00583 343.053 8: 00 am

36 20 a 21 C 2 0.00588 340.136 8: 00 am

37 20 a 21 C 2 0.00582 343.643 8: 00 am

38 20 a 21 C 2 0.00583 343.112 8: 00 am

39 20 a 21 C 2 0.00583 343.053 8: 00 am

40 20 a 21 C 2 0.00583 343.053 8: 00 am

41 20 a 21 C 2 0.00582 343.649 8: 00 am

42 20 a 21 C 2 0.00581 344.234 8: 00 am

43 20 a 21 C 2 0.00580 344.828 8: 00 am

44 20 a 21 C 2 0.00583 343.053 8: 00 am

45 20 a 21 C 2 0.00582 343.505 8: 00 am

46 20 a 21 C 2 0.00584 342.466 8: 00 am

47 20 a 21 C 2 0.00581 344.234 8: 00 am

48 20 a 21 C 2 0.00585 342.079 8: 00 am

49 20 a 21 C 2 0.00583 343.053 8: 00 am

50 20 a 21 C 2 0.00582 343.643 8: 00 am

51 20 a 21 C 2 0.00581 344.234 8: 00 am

52 20 a 21 C 2 0.00583 343.053 8: 00 am

53 20 a 21 C 2 0.00583 343.171 8: 00 am

54 20 a 21 C 2 0.00584 342.466 8: 00 am

55 20 a 21 C 2 0.00585 341.886 8: 00 am

56 20 a 21 C 2 0.00582 343.649 8: 00 am

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57 20 a 21 C 2 0.00581 344.234 8: 00 am

58 20 a 21 C 2 0.00581 344.234 8: 00 am

59 20 a 21 C 2 0.00582 343.702 8: 00 am

60 20 a 21 C 2 0.00582 343.383 8: 00 am

61 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

62 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

63 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

64 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

65 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

66 18C 2 0.00585 341.624 5: 00 am

67 18C 2 0.00585 341.631 5: 00 am

68 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

69 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

70 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

71 18C 2 0.00586 341.572 5: 00 am

72 18C 2 0.00585 341.689 5: 00 am

73 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

74 18C 2 0.00585 341.613 5: 00 am

75 18C 2 0.00585 341.747 5: 00 am

76 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

77 18C 2 0.00585 341.689 5: 00 am

78 18C 2 0.00585 341.628 5: 00 am

79 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

80 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

81 18C 2 0.00585 341.805 5: 00 am

82 18C 2 0.00585 341.633 5: 00 am

83 18C 2 0.00585 341.607 5: 00 am

84 18C 2 0.00586 341.514 5: 00 am

85 18C 2 0.00586 341.339 5: 00 am

86 18C 2 0.00585 341.616 5: 00 am

87 18C 2 0.00585 341.630 5: 00 am

88 18C 2 0.00585 341.607 5: 00 am

89 18C 2 0.00585 341.624 5: 00 am

90 18C 2 0.00586 341.339 5: 00 am

91 22 C 2 0.00581 344.234 6: 00 am

92 22 C 2 0.00583 343.053 6: 00 am

93 22 C 2 0.00579 345.423 6: 00 am

94 22 C 2 0.00583 343.053 6: 00 am

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95 22 C 2 0.00580 344.828 6: 00 am

96 22 C 2 0.00582 343.643 6: 00 am

97 22 C 2 0.00580 344.828 6: 00 am

98 22 C 2 0.00580 344.828 6: 00 am

99 22 C 2 0.00581 344.234 6: 00 am

100 22 C 2 0.00585 341.880 6: 00 am

101 22 C 2 0.00581 344.234 6: 00 am

102 22 C 2 0.00580 344.828 6: 00 am

103 22 C 2 0.00581 344.234 6: 00 am

104 22 C 2 0.00580 344.828 6: 00 am

105 22 C 2 0.00581 344.234 6: 00 am

106 22 C 2 0.00581 344.234 6: 00 am

107 22 C 2 0.00580 344.828 6: 00 am

108 22 C 2 0.00579 345.423 6: 00 am

109 22 C 2 0.00580 344.828 6: 00 am

110 22 C 2 0.00581 344.234 6: 00 am

111 22 C 2 0.00581 344.234 6: 00 am

112 22 C 2 0.00579 345.423 6: 00 am

113 22 C 2 0.00582 343.643 6: 00 am

114 22 C 2 0.00583 343.053 6: 00 am

115 22 C 2 0.00580 344.828 6: 00 am

116 22 C 2 0.00581 344.234 6: 00 am

117 22 C 2 0.00580 344.828 6: 00 am

118 22 C 2 0.00581 344.234 6: 00 am

119 22 C 2 0.00580 344.828 6: 00 am

120 22 C 2 0.00579 345.423 6: 00 am

121 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

122 17 C 2 0.00585 341.705 4: 00 am

123 17 C 2 0.00585 341.758 4: 00 am

124 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

125 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

126 17 C 2 0.00585 341.694 4: 00 am

127 17 C 2 0.00584 342.285 4: 00 am

128 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

129 17 C 2 0.00585 341.694 4: 00 am

130 17 C 2 0.00585 341.699 4: 00 am

131 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

132 17 C 2 0.00585 341.699 4: 00 am

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133 17 C 2 0.00585 341.699 4: 00 am

134 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

135 17 C 2 0.00585 341.688 4: 00 am

136 17 C 2 0.00586 341.117 4: 00 am

137 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

138 17 C 2 0.00585 341.701 4: 00 am

139 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

140 17 C 2 0.00585 341.699 4: 00 am

141 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

142 17 C 2 0.00585 341.701 4: 00 am

143 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

144 17 C 2 0.00585 341.758 4: 00 am

145 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

146 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

147 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

148 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

149 17 C 2 0.00585 341.700 4: 00 am

150 17 C 2 0.00585 341.701 4: 00 am

151 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

152 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

153 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

154 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

155 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

156 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

157 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

158 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

159 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

160 26 C 2 0.00576 347.101 11: 00 pm

161 26 C 2 0.00576 347.099 11: 00 pm

162 26 C 2 0.00576 347.094 11: 00 pm

163 26 C 2 0.00576 347.099 11: 00 pm

164 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

165 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

166 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

167 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

168 26 C 2 0.00576 346.980 11: 00 pm

169 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

170 26 C 2 0.00576 347.160 11: 00 pm

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171 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

172 26 C 2 0.00576 347.088 11: 00 pm

173 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

174 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

175 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

176 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

177 26 C 2 0.00577 346.849 11: 00 pm

178 26 C 2 0.00576 347.221 11: 00 pm

179 26 C 2 0.00576 347.100 11: 00 pm

180 26 C 2 0.00576 347.099 11: 00 pm

181 33 C 2 0.00569 351.288 2: 30 pm

182 33 C 2 0.00564 354.413 2: 30 pm

183 33 C 2 0.00569 351.301 2: 30 pm

184 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

185 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

186 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

187 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

188 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

189 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

190 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

191 33 C 2 0.00569 351.299 2: 30 pm

192 33 C 2 0.00569 351.299 2: 30 pm

193 33 C 2 0.00569 351.294 2: 30 pm

194 33 C 2 0.00568 351.918 2: 30 pm

195 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

196 33 C 2 0.00569 351.302 2: 30 pm

197 33 C 2 0.00570 351.177 2: 30 pm

198 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

199 33 C 2 0.00568 351.918 2: 30 pm

200 33 C 2 0.00569 351.299 2: 30 pm

201 33 C 2 0.00569 351.294 2: 30 pm

202 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

203 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

204 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

205 33 C 2 0.00569 351.362 2: 30 pm

206 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

207 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

208 33 C 2 0.00569 351.301 2: 30 pm

Page 10: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

209 33 C 2 0.00569 351.301 2: 30 pm

210 33 C 2 0.00569 351.300 2: 30 pm

RESUMEN ESTADISTICO DE LOS DATOS Temp d t v h 17 C :30 Min. :2 Min. :0.005640 Min. :340.1 1: 45 pm :30 18C :30 1st Qu.:2 1st Qu.:0.005720 1st Qu.:341.7 11: 00 pm:30 20 a 21 C:30 Median :2 Median :0.005800 Median :344.8 2: 30 pm :30 22 C :30 Mean :2 Mean :0.005786 Mean :345.6 4: 00 am :30 26 C :30 3rd Qu.:2 3rd Qu.:0.005850 3rd Qu.:349.4 5: 00 am :30 29 a 30 C:30 Max. :2 Max. :0.005880 Max. :354.4 6: 00 am :30 33 C :30 8: 00 am :30 Distancia tiempo Velocidad

Media 2 Media 0,005786429 Media 345,562543

Error típico 0 Error típico 4,17061E-06 Error típico 0,24915497

Mediana 2 Mediana 0,0058 Mediana 344,828

Moda 2 Moda 0,00585 Moda 347,1

Page 11: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

Desviación estándar 0 Desviación estándar 6,04379E-05 Desviación estándar 3,6105985

Varianza de la muestra 0 Varianza de la muestra 3,65273E-09 Varianza de la muestra 13,0364216

Curtosis 0 Curtosis -1,25297118 Curtosis -1,24227856

Coeficiente de asimetría 0 Coeficiente de asimetría -0,414701648 Coeficiente de asimetría 0,40336284

Rango 0 Rango 0,00024 Rango 14,277

Mínimo 2 Mínimo 0,00564 Mínimo 340,136

Máximo 2 Máximo 0,00588 Máximo 354,413

Suma 420 Suma 1,21515 Suma 72568,134

Cuenta 210 Cuenta 210 Cuenta 210

Nivel de confianza(95,0%) 0

Nivel de confianza(95,0%) 8,22185E-06

Nivel de confianza(95,0%) 0,49117897

Coeficiente de variacion 0 Coeficiente de variacion 0,010444759 Coeficiente de variación 0,01044847

ANALISIS DE LOS DATOS

De los anteriores datos tenemos que hay 4 variables que las clasificamos asi:

TEMPERATURA

Las cuales son 17, 18, 20 a 21, 22, 26, 29 a 30 y 33° C cada muestra con 30

datos cada una

DISTANCIA

Es una constante de 2 metros para todas las muestras del experimento

TIEMPO

En esta variable encontramos 210 datos con un mínimo en la muestra de

0,00564, un máximo de 0,00588 y un rango de 0,00024. Con un promedio

de los datos de 0,005786429, la moda o sea el valor que más se repitió en la

muestra es de 0,00585 y el valor que acumula el 50% de los datos

organizados es de 0,0058 con una desviación estándar de 6,04379E-05 y una

varianza de 3,65273E-09 que son los valores que se alejan de la tendencia de

Page 12: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

la muestra con un coeficiente de variación de 0,010444759 que nos

demuestra la efectividad del experimento con un mínimo de error

VELOCIDAD

En esta variable encontramos 210 datos con un mínimo en la muestra de 340,136, un máximo de 354,413 y un rango de 14,277. Con un promedio de los datos de 345,562543, la moda o sea el valor que más se repitió en la muestra es de 347,1 y el valor que acumula el 50% de los datos organizados es de 344,828 con una desviación estándar de 3,6105985 y una varianza de 13,0364216

que son los valores que se alejan de la tendencia de la muestra con un

coeficiente de variación de 0,01044847 que nos demuestra la efectividad del

experimento con un mínimo de error

HORA

En la variable de la hora están distribuidas así: 4: 00 am, 5: 00 am, 6: 00 am,

8: 00 am, 11: 00 pm, 1: 45 pm, 2: 30 pm, con una muestra de 30 datos cada

una

RESULTADOS EXPERIMENTALES

En la primera prueba del sistema, se utilizo un obstáculo, ubicado a 2mt, del sensor. El sensor y el obstáculo se montaron con soportes especiales de precisión sobre una mesa para aplicaciones electrónicas para obtener la mayor precisión en la toma de los mencionados. Mediciones obtenidas: Con la ayuda de un sistema de medición de temperaturas multimetro, se tomo la temperatura promedio entre ambos obstáculos, realizando un

Page 13: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

Barrido de temperatura desde 17°C (Temperatura ambiente) hasta 33°C. Se observó una buena correlación de los datos, con los esperados. A continuación se muestran los diferentes diagramas generados mediante el análisis estadístico el cual se realizo con la ayuda del programa “R” y EXCCEL.

Page 14: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

HISTOGRAMA DE VELOCIDAD

Como lo podemos observar en la grafica la velocidad de tiempo de vuelo de la señal del sonido lo marca la temperatura a la que se encuentre en el EN LA Como lo podemos observar en la grafica la velocidad de tiempo de vuelo de la señal del sonido lo marca la temperatura a la que se encuentre en el momento de la medicion. la grafica marca tendencia a la izquierda debido a que muchos datos de los tomadados manejaban un rango similar y mayor lo cual marca la tendencia esto nos deja muy en claro que la temperatura es el valor eterminante para la variacion en tiempo de vuelo de la señal y la velocidad de la señal del sonido

HISTOGRAMA

DE

VELOCIDAD

v

Density

340 345 350 355

0.00

0.05

0.10

0.15

Page 15: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

DIAGRAMA DE DISPERSION (v, t)

COEFICIENTE DE CORRELACION DE PEARSON (v, t) -0.999539 Mediante el análisis de la grafica se observa una relación negativa muy fuerte entre la velocidad y el tiempo que tarda la señal sonora en recorrer el trayecto. Esto es confirmado mediante el coeficiente de correlación de Pearson (v, t), que muestra una relación negativa acercándose a uno. Esto nos indica una relación indirecta muy marcada en los cuales los datos guardan una relación entre ellos y siguen un patrón en general, al aumentar la velocidad disminuye el tiempo de vuelo de la señal

Page 16: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

RELACION TEMPERATURA VELOCIDAD (v, temp)

Coeficiente de correlación Pearson 0.9634108 El objetivo principal de este trabajo es determinar la relación temperatura velocidad del sonido de una forma experimental y comparar el resultado con el valor teórico. Al observar la grafica se determina por simple análisis visual la relación fuerte que existe entre la velocidad del sonido y la temperatura la cual determina que a mayor temperatura mayor es la velocidad del sonido a medida que aumenta la temperatura gradualmente va aumentando constantemente la velocidad del mismo. Esto se confirma al analizar el coeficiente de correlación de Pearson que indica una relación muy cercana a uno. Teóricamente la relación debe ser de uno. L a diferencia entre las dos relaciones se puede analizar con la grafica en la que se observan algunos datos atípicos, aunque son muy pocos son lo suficientemente significativos para notarse en el coeficiente de correlación.

17 C

18C

22 C

26 C

33 C

340 342 344 346 348 350 352 354

Page 17: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

Los datos atípicos observados son explicados mediante el error absoluto de los equipos de medición utilizados. En el caso del termómetro su error es de +- 1ºc, en el osciloscopio el error es de 1µsg. Para alcanzar una relación de uno, se debe realizar el experimento con equipos diseñados especialmente para este fin, minimizando al máximo el error absoluto de los instrumentos. ECUACIÓN Para obtener la ecuación que permita usar la velocidad del sonido en función de la temperatura se utilizo Excel promediando la velocidad de cada una de las muestras y luego generando el grafico y la posterior ecuación lineal y su R². velocidad temperatura 341,703 17 341,615 18 343,318 20,5 344,354 22 347,093 26 349,39 29,5

351,442 33

t = 1.558V - 514.8 Ecuación 1.

t = 1,558V - 514,8R² = 0,996

0

5

10

15

20

25

30

35

340 345 350 355

temperarura

temperarura

Lineal (temperarura)

Page 18: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

Para obtener esta ecuación se tomo en promedio las velocidades de las muestras de las temperaturas también el promedio de las temperaturas que tenían un rango de variación Por medio de esta ecuación podemos determinar la temperatura que se espera al reemplazar las velocidades en la ecuación RELACION TEMPERATURA TIEMPO (t, temp)

Coeficiente de correlación Pearson -0.960377

17 C

18C

22 C

26 C

33 C

0.00565 0.00570 0.00575 0.00580 0.00585

Page 19: RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO Y LA TEMPERATURA

La relación tiempo temperatura se explica de una forma muy similar a la relación velocidad temperatura. Esto se debe a la relación muy fuerte existente entre el tiempo y la velocidad: ya que la velocidad es directamente proporcional al tiempo que tarda la onda sonora en recorrer los dos metros. Vemos en la grafica la relación indirectamente proporcional entre temperatura y tiempo de vuelo de la señal nos afirma que a mayor temperatura disminuye el tiempo en que la señal recorre la distancia determinada por que al aumentar la velocidad disminuye el tiempo de vuelo se explica como una relación en las tres variables tiempo temperatura y velocidad las cuales se complementan

CONCLUCIONES 1. El modelo lineal propuesto en la ecuación 1 se verifica experimentalmente por medio del Gráfico 3, donde la pendiente nos permitió obtener la velocidad del sonido. Es importante señalar que el tratamiento de errores proporcionó un segmento de indeterminación de un 1% de incerteza que contempla las velocidades esperadas para las temperaturas ambientes supuestas durante el experimento verificación experimental de la condición de máximo de presión con el mínimo desplazamiento en el extremo cerrado, y la condición de mínimo de presión con el de máximo desplazamiento en el extremo abierto. 2. Se describe un termómetro ultrasónico de bajo costo que aprovecha dispositivos de tipo sonar para robótica, en una aplicación original. El dispositivo consta de un módulo sensor que emite y recibe pulsos de ultrasonido cuya velocidad es proporcional a la temperatura del ambiente. (t = 1.558V - 514.8 Ecuación 1.) Entre las ventajas del método propuesto se puede mencionar la medición volumétrica e instantánea de la temperatura del aire, la no alteración del

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elemento a medir con el sistema de medición y la posibilidad de ser utilizado para control en aplicaciones industriales. Realizando experimentos similares en diferentes medios de propagación como pueden ser, gases, acero, agua, o cualquier otro material por el que pueda propagarse el sonido. 3. Se demostró que la temperatura es el factor determinante en la variación de tiempo y velocidad en la propagación del sonido la cual fue tomada a temperatura ambiente expuesta a la variación que ella trae consigo también se expuso la ecuación de la temperatura con respecto a la velocidad para demostrar resultados y dar veracidad a los análisis hechos.