Velocidad del sonido en el aire

Velocidad del sonido en el aire |Laboratorio de ondas y calor

Laboratorio de Fsica IVELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE

Laboratorio N 6INFORMEIntegrantes: Silva Flix, Jhonny Alvarado Fernndez, Alex

Mesa: 3

Seccin: C11 1 A Profesor: Gerson AraosSemana 13

Fecha de realizacin: 29 de MayoFecha de entrega: 5 de Junio

2015 I

INTRODUCCINCuando se produce una perturbacin peridica en el aire, se originan ondas sonoras longitudinales. Por ejemplo, si se golpea un diapasn con un martillo.La rapidez del sonido depende de las condiciones del viento, la temperatura y la humedad. No depende de la intensidad, ni de la frecuencia del sonido; todos los sonidos se propagan con la misma rapidez. La rapidez del sonido en el aire seco (0) es aproximadamente de 330 m/s. El sonido se propaga con ms rapidez en el aire clido que en el aire fro. Esto es de esperarse, porque las molculas del aire caliente son ms rpidas, chocan entre s con ms frecuencia y en consecuencia puede transmitir un impulso en menos tiempo.Por cada grado de aumento de temperatura sobre 0, la rapidez de sonido en el aire aumenta 0,6 m/s.En esta sesin N6 de laboratorio de Fsica, comprobaremos tal valor de la velocidad del sonido, a la temperatura de ambiente. Utilizaremos el tubo de resonancia, o tambin llamado: Tubo de Kundt; el Sine Wave generator (generador de ondas) y un Speaker (parlante), el cual emitir los sonidos. Realizaremos tal proceso en un tubo cerrado y en un tubo abierto, anotando los resultados respectivos.A continuacin, presentaremos los objetivos de este laboratorio, el fundamento terico, los procedimientos con sus respectivos resultados obtenidos, las observaciones que se plantearon para realizar los procesos y las conclusiones analticas obtenidas de las experiencias

OBJETIVO PRINCIPAL Medir el valor de la velocidad del sonido, experimentalmente, en un tubo cerrado y abierto.

FUNDAMENTO TERICO Ondas sonoras: Las ondas sonoras son ondas mecnicas longitudinales que se pueden propagar en los slidos, lquidos y gases. Son apreciadas por el odo humano cuando poseen una frecuencia comprendida entre 20 y 20000 vibraciones por segundo.

Tubo de Kundt: Tambin es llamado Tubo de resonancia. Es un aparato ideado por August Kundt. Fue utilizado en sus orgenes para el estudio de las ondas estacionarias y para la determinacin de la velocidad del sonido, pero en la actualidad

se sigue utilizando en distintas aplicaciones, como la medida de la impedancia acstica de algunos materiales.En el caso de la velocidad, se obtuvo los valores experimentales y tericos a partir de este tubo de resonancia:

Vexperimental= x fDonde:: Longitud de onda (metros).f: frecuencia (Hz).

Vterico= Vo + 0.61 x TDonde:Vo: Velocidad del sonido en el aire a 0C. (m/s).T: Temperatura (C).

Generador de Ondas: Es un dispositivo electrnico que puede generar ondas de diferentes frecuencias. Tambin tiene la funcin de regular la amplitud. Este instrumento estar conectado al Open speaker o parlante, el cual emitir las ondas sonoras que se propagarn en el aire dentro del tubo de Kundt.

MATERIALES

CantidadMaterial

01Tubo de Kundt

01Generador de Ondas

01Parlante

03Cables de conexin

02Soportes

Montaje propuesto:

Tubo de Kundt

ParlanteSoportes

Generador de ondas

El ngulo propuesto entre el speaker y el tubo es de 45.PROCEDIMIENTOS

Determinacin de la velocidad del sonido en al aire:Tubo de KundtExperimento 1 Tubo cerrado de longitud variable Tambiente: 23,2C Vsonido terico: 331,6 + (0.61 x Tambiente) = 345,42 m/sL (m) (m)f (Hz)TeofExpe.V sonido (m/s)

1.204.871.9672345.6

1.104.478.5078.5345.4

1.00486.3585.5342

0.903.695.9595.85345.06

0.803.2107.94106339.2

0.70 2.8123.36124.5348.5

0.602.4143.92142.5342

0.502172.5172.5345

Velocidad del sonido experimental344.06m/s

Error porcentual0.27%

Experimento 2 Tubo abierto de frecuencia variable Tambiente: 23,2C Longitud del tubo abierto: 1.368 m

Resonancia (m)Frecuencia (Hz)V sonido (m/s)

/2 =2.471.9671.6171.24

=1.3563.9764.186.53

3/2 =--

2 =--

5/2 =--

Velocidad del sonido experimental128.88m/s

Error Porcentual61.25%

Vsonido terico: 331,6 + (0.61 x Tambiente) = 344,9 m/s

RESOLUCIN DEL CUESTIONARIO

Determina el valor promedio de la velocidad del sonido en el laboratorio. Qu factores influyen para que haya una variacin con el valor terico de 344,9 m/s? Explicar.El promedio general de la velocidad del sonido en experiencia 1 y la experiencia 2 es de 308,94 m/s. Los factores que influyen es la temperatura, si la temperatura aumentase, la velocidad sera mayor; si la temperatura disminuye, la velocidad tambin disminuir. Es por eso que en la poca de verano, el sonido es mayor, debido a que hay una fuerte interaccin de las molculas en el aire que permiten su fcil propagacin; mientras que en invierno, es lento. Adems, podemos decir que la velocidad en estado slido es mayor que en estado lquido; y este ltimo, mayor que en estado gaseoso. Otro factor es la presin, dentro del tubo se generar cierta fuga de presin en la parte de la tapa (tubo cerrado) lo que ocasionar un cambio en el valor de la velocidad.

A una temperatura de 20C Cul es la frecuencia del tono fundamental en un tubo cerrado de 1m de longitud?Tono fundamental: = 2L 2(1m) = 2m = En la frmula: Vsonido = Vo + 0.61 x TReemplazamos:V = 331,6 + 0,61 (20C)V = 343,8 m/sLuego, en la frmula:Vsonido = x f

343,8 = 2f171,9 Hz = f De los ensayos que has efectuado, explicar por qu la velocidad del sonido depende de la frecuencia o de la longitud de onda de las ondas producidas por el parlante.Depende de las dos, ya que si multiplicamos los dos parmetros determinarn el valor de la velocidad del sonido. A ms longitud de onda, menor frecuencia. Por lo tanto, decimos que son indirectamente proporcionales.

De tus resultados Qu valor obtendras para a 0.5C?

Vsonido = Vo + 0.61 x T

V = 331,6 + 0,61(0.5)V = 331.905 m/s

RESULTADOS OBTENIDOS

Temperatura de ambiente: 23,2 C

Velocidad del sonido, de manera terica: 345,42 m/s

De la experiencia 1V sonido (m/s)

345.6 m/s

345.4 m/s

342 m/s

345.06 m/s

339.2 m/s

348.5 m/s

342 m/s

345 m/s

Vsonido experimental promedioError porcentual

344,26 m/s0,27%

De la experiencia 2

V sonido (m/s)

171.24 m/s

86.53 m/s

Vsonido experimental promedioError porcentual

128.88 m/s61.25%

OBSERVACIONES

En el momento que se realiz el montaje, se debi colocar el Open speaker de manera inclinada hacia la boca del tubo de Kundt, una inclinacin de 45 fue ideal para que las ondas sonoras se puedan propagar de una manera eficaz.

Cuando un grupo obtuvo el valor correcto de la frecuencia o encontr la longitud de onda correcta durante la experiencia, debi reducir la amplitud, a fin de evitar el ruido y as dejar que los dems grupos puedan obtener sus resultados.

La correccin de la longitud se debi sumar a cada longitud medida solo con la regla, as se obtuvo un mejor y preciso resultado.

Cuando el tubo estaba cerrado, se debi sumar solo una vez la correccin, debido a que estaba abierto en un lado del tubo. Adems, cuando decimos que el tubo era cerrado, no significa que estaba tapado por los dos extremos, solo estaba tapado por un extremo del tubo.

Se tuvo bastante precaucin con el tubo de Kundt, se debi evitar su cada contra el piso. Para eso, se colocaron dos soportes, a fin de evitar tal accidente.

CONCLUSIONES ANALTICAS

La velocidad del sonido depende de la temperatura del ambiente y la frecuencia. Estos dos ltimos parmetros son inversamente proporcionales, o sea, si uno aumenta, el otro disminuir.

El margen de error se debe a la fuga de presin que existe en el tubo cerrado, por la tapa que est en el extremo del tubo.

Los parmetros de longitud de onda y frecuencia son inversamente proporcionales, ya que, si uno aumenta, el otro disminuye.

La velocidad del sonido y la longitud de onda son directamente proporcionales, a manera que una aumenta, la otra tambin aumentar.

En la frmula de la velocidad del sonido terico, contiene a la temperatura. Por lo tanto, depender de esta ltima, si la temperatura disminuye, la velocidad del sonido tambin disminuir. Podemos decir que la variable independiente sera la temperatura y la variable dependiente, la velocidad.

La correccin de la longitud se aplic para obtener un mejor resultado, obteniendo un valor ms preciso.

En verano, la velocidad de propagacin del sonido en el aire es mayor que en invierno. Esto es debido a la temperatura.

BIBLIOGRAFA

Instituto Superior Tecnolgico (2013). Fsica: Ondas mecnicas. Lima, Per: TECSUP.

Snchez, P.et al. (2010). Manual de laboratorio de Fsica General.Madrid, Espaa: E.T.S.I.T. UPM.

Iriarte, B. (2008). De dnde viene el sonido? [en lnea]. Medelln. Recuperado el 07 de junio, de:http://www.medellin.edu.co/sites/Educativo/Estudiantes/Noticias/Paginas/ED7_EXP_Elsonido.aspx

Vega, H. (2008). Ondas longitudinales. Tubo de Kundt [en lnea]. Per. Recuperado el 08 de junio, de:http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/waves/kundtosc.html

Hueso, F (2009). Movimiento Ondulatorio. Estudio de ondas acsticas en el tubo de Kundt y determinacin de la velocidad del sonido [en lnea]. Espaa. Recuperado el 08 de junio, de:http://mural.uv.es/ferhue/2o/Tubo_Kundt_FHG.pdf