Procedimiento Ondas
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4. PROCEDIMIENTO 4.1. Determinación de la velocidad del sonido Reconozca los equipos y realice el montaje de la figura 4.1, el equipo es alimentado por corriente AC, es decir no tiene polaridad. Antes de comenzar verifique que el sector de amplitud se encuentre al mínimo. Por defecto iniciara en 100 Hz, reduzca a 5HZ y seguidamente coloque el selector en el centro de su capacidad. Observe el detalle del montaje de la figura 4.2. Fig. 4.1. Montaje experimental Fig. 4.2. Detalles del montaje del experimento. Es un hecho conocido que en estas configuraciones habrá un error producido por el efecto de borde el cálculo nos indica que se deben incluir estos al medir la distancia: Distancia=Distancia medida+( 0.6 x Radiodeltubo)
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Transcript of Procedimiento Ondas
4. PROCEDIMIENTO
4.1.Determinación de la velocidad del sonido
Reconozca los equipos y realice el montaje de la figura 4.1, el equipo es alimentado por corriente AC, es decir no tiene polaridad. Antes de comenzar verifique que el sector de amplitud se encuentre al mínimo. Por defecto iniciara en 100 Hz, reduzca a 5HZ y seguidamente coloque el selector en el centro de su capacidad.
Observe el detalle del montaje de la figura 4.2.
Fig. 4.1. Montaje experimental
Fig. 4.2. Detalles del montaje del experimento.
Es un hecho conocido que en estas configuraciones habrá un error producido por el efecto de borde el cálculo nos indica que se deben incluir estos al medir la distancia:
Distancia=Distanciamedida+(0.6 x Radio deltubo)
∴L'=L+(0.6×R)
Complete la tabla 4.1, grafique estos datos en PASCOCapstonTM en la opción “Introducir datos” y utilizando el ajuste respectivo determine la velocidad del sonido. Tome la lectura según indique la figura 4.3.
TABLA 4.1. Tubo cerrado de longitud variable
L (m) λ (m) f (Hz) vsonido (m/s)1.25 5.1704 65.5 338.66121.15 4.7704 71.0 338.69841.05 4.3704 77.6 339.14300.95 3.9704 85.0 337.48400.85 3.5704 94.8 338.47390.75 3.1704 106.6 337.96460.65 2.7716 122.7 340.07530.55 2.3704 143.2 339.4413Temperatura Ambiente 20 °C
Velocidad del sonido del experimento 338.7427 m/sVelocidad del sonido teórico 343.7 m/s
Error porcentual 1.44 %
a) En primer lugar hallamos le valor de la velocidad del sonido teórico mediante los siguientes cálculos:
b) Seguidamente para el llenado de nuestro primer cuadro 4.1. se procedió a medir el diámetro del tubo que se nos dio, para posteriormente hallar su radio correspondiente mediante el siguiente cálculo:
c) Una vez calculado el radio, se halló el valor de la longitud prima (L ) y′ seguidamente su respectiva longitud de onda para cada distancia dada en el cuadro 4.1.
Para la obtención de la longitud prima (L′) se usó la siguiente formula:Para la obtención de la longitud de onda (λ) se empleó la siguiente formula:
Diametro del tubo=14.2cm=1.42×10−1m
Radiodel tubo=Diametro deltubo2
=1.42×10−1
2=0.071m
∴Radio deltubo=0.071m
L'=L+(0.6×R)
T Ambienet=20 °CvSonidoa0 °C=331.5m /svSonido teórico=?
V=V 0+0.61×TV=331.5+0.61×20∴ vSonido teórico=343.7m /s
Para 1.25 m
Para 1.15 m
Para 1.05 m
Para 0.95 m
γ=4×L 'γ=4×1.2926∴ λ=5.1704m
L'=L+(0.6×R)L'=1.25+(0.6×0.071 )L'=1.2926m
γ=4×L 'γ=4×1.1926∴ λ=4.7704m
L'=L+(0.6×R)L'=1.15+(0.6×0.071 )L'=1.1926m
γ=4×L 'γ=4×1.0926∴ λ=4.3704m
L'=L+(0.6×R)L'=1.05+(0.6×0.071 )L'=1.0926m
γ=4×L 'γ=4×0.9926∴ λ=3.9704m
L'=L+(0.6×R)L'=0.95+(0.6×0.071 )L'=0.9926m
λ=4×L'
v=γ × f v=5.1704×65.5∴ v=338.6612m /s
v=γ × f v=4.7704×71∴ v=338.6982m /s
v=γ × f v=4.3704×77.6∴ v=339.1430m /s
v=γ × f v=3.9704×85∴ v=337.4840m /s
Para 0.85 m
Para 0.75 m
Para 0.75 m
Para 0.65 m
Para 0.55 m
d) Con las velocidades respectivas de cada distancia tomada del tubo se procedió a calcular la velocidad promedio experimental mediante el siguiente cálculo.
γ=4×L 'γ=4×0.8926∴ λ=3.5704m
L'=L+(0.6×R)L'=0.85+(0.6×0.071 )L'=0.8926m
γ=4×L 'γ=4×0.7926∴ λ=3.1704m
L'=L+(0.6×R)L'=0.75+(0.6×0.071 )L'=0.7926m
γ=4×L 'γ=4×0.6929∴ λ=2.7716m
L'=L+(0.6×R)L'=0.65+(0.6×0.071 )L'=0.6929m
γ=4×L 'γ=4×0.5926∴ λ=2.3704m
L'=L+(0.6×R)L'=0.55+(0.6×0.071 )L'=0.5926m
v=γ × f v=3.5704×94.8∴ v=338.4739m /s
v=γ × f v=3.1704×106.6∴ v=337.9646m / s
v=γ × f v=2.7716×122.7∴ v=340.0753m /s
v=γ × f v=2.3704×143.2∴ v=339.4413m /s
vPromedio Experimental=∑ v
8
vPromedio Experimental=2709.9417
8
∴ vPromedio Experimental=338.7427m /s
e) Finalmente se calculó el error porcentual mediante los siguientes cálculos:
f) Comentarios de error porcentual obtenido: El error porcentual obtenido en el presente experimento se debió a una serie de factores que influenciaron en la respuesta final como son: la precisión y exactitud de los instrumentos de medición, ya que cada instrumento posee un porcentaje de error, además influencio el método de medición realizado, también por la definición del objeto a medir y la influencia del observador que realizó la medición.
………………………..AQUÍ VA LA PARTE DE KENYI XOLITO ……………
4.2.Determinación de la frecuencia para un diapasón.
Siguiendo con los pasos dados en 4.1 y con el mismo montaje ahora determinaremos la frecuencia de un diapasón “problema”, utilice la velocidad del sonido promedio hallado en 4.1 para tal fin. Llena la tabla 4.5 y determina las frecuencias desconocidas.
TABLA 4.5. Tubo cerrado con diapasón
Resonancia Longitud de onda λx (m) f Experimental(Hz)λ4
4.6692 72.54
3 λ4
2.3346 145.0967
5 λ4
0.9338 362.7572
7 λ4
0.6670 507.860
9 λ4
0.5188 652.9350
Longitud de onda promedio 1.8247mFrecuencia del diapasón experimental promedio 348.23Hz
Frecuencia del diapasón teórico 340.89 HzError porcentual
E=|vTeórica−vExperimental
vTeórica |×100E=|343.7−338.7427343.7 |×100E=1.44%
a) Para el experimento de la tabla 4.5 se utilizó un diapasón 512 C como se muestra en el siguiente esquema.
b) Seguidamente se midió su respectiva longitud (L) y diámetro del diapasón.
Diametro del diapasón=1.1cm=1.1×10−2m
Radiodel diapasón=Diametro del diapasón2
=1.1×10−2
2=5.5×10−3m
∴Radio del diapasón=5.5×10−3m
L=16.4 cm=16.4×10−2m∴L=0.164m
c) Ya obtenido el radio del diapasón se procedió a calcular la longitud de onda λx y la frecuencia experimental (f Experimental) para cada caso.
En primer lugar se obtuvo la longitud prima (L′) del diapasón median te el siguiente cálculo:
Para la obtención de la frecuencia experimental se usó la siguiente formula:
Seguidamente se obtuvo la longitud de onda para cada caso:
Para λ4
; n=1
Para 3 λ4
; n=3
Para 5 λ4
; n=5
L'=L+(0.6×R)
f= vλ v=¿338.7427
L'=L+(0.6×R)L'=1.164+ (0.6×5.5×10−3 )∴L'=1.1673m
f= vλ=338.74274.6692
=72.54
∴ f=72.54Hz
λ=4 L 'n
=4×1.16731
=4.6692
∴ λ=4.6692m
f= vλ=338.74272.3346
=145.0967
∴ f=145.0967Hz
λ=4 L 'n
=4×1.16732
=2.3346
∴ λ=2.3346m
f= vλ=338.74270.9338
=362.7572
∴ f=362.7572Hz
λ=4 L 'n
=4×1.16735
=4.6692
∴ λ=0.9338m
Para 7 λ4
; n=7
Para 9 λ4
; n=9
d) Con las longitudes de onda (λ) respectivas de cada caso se procedió a calcular la longitud de onda promedio experimental mediante el siguiente cálculo.
e) Con las frecuencias (f ) respectivas de cada caso se procedió a calcular la frecuencia promedio mediante el siguiente cálculo.
f) Finalmente se calculó el error porcentual mediante los siguientes cálculos:
f= vλ=338.74270.6670
=507.8602
∴ f=507.8603Hz
λ=4 L 'n
=4×1.16737
=0.6670
∴ λ=0.6670m
f= vλ=338.74270.5188
=652.9350
∴ f=652.9350Hz
λ=4 L 'n
=4×1.16739
=0.5188
∴ λ=0.5188m
λPromedio Experimental=∑ λ
5
λPromedio Experimental=9.12345
∴ λPromedio Experimental=1.8247m
f Promedio Experimental=∑ λ
5
f Promedio Experimental=1741.1889
5
∴ f Promedio Experimental=348.23Hz
E=|f Teórica−f Experimentalf Teórica |×100
E=|340.89−348.23340.89 |×100E=2.4143%
g) Comentarios de error porcentual obtenido: El error porcentual obtenido en el presente experimento se debió a una serie de factores que influenciaron en la respuesta final como son: la precisión y exactitud de los instrumentos de medición, ya que cada instrumento posee un porcentaje de error, además influencio el método de medición realizado, también por la definición del objeto a medir y la influencia del observador que realizó la medición.
