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Plaza, Perdomo y Marín
Plaza, Perdomo y Marín
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LABORATORIO DE FÍSICA
ONDAS SONORAS
Resumen
En este laboratorio se examinaron las vibraciones por segundo que emiten las frecuencias de
las fuentes sonoras, determinando la velocidad del sonido en su temperatura ambiente por
medio de un tubo sonoro abierto en un extremo y cerrado en el otro, del cual los modos de
vibración dependen de su longitud. En esta práctica se relacionaron las diferentes longitudes
del tubo evaluando la resonancia para una frecuencia establecida y su velocidad de
propagación del sonido en el aire. Ya estando en la universidad obtuvimos ciertos equipos de
los cuales eran; interfaz universal Pasco 850, tubo de resonancia, parlante, sensor de
temperatura CI-6605A (acero inoxidable) y sensor de sonido CI-6506B para realizar el
montaje experimental mostrado en la guía de laboratorio. A través de esto, continuamos con
la configuración de estos equipos. Después de todo, llegamos a la parte dos de la guía y
procedimos a seguir con el registro de datos. Le dimos valores a la frecuencia iniciando con
500 Hz, de la misma forma aumentamos las frecuencias hasta llegar a los 1000 Hz, a la vez
le dimos un valor a la amplitud de 0,5 V. Desplazamos lentamente el pistón alejándolo del
parlante buscando la posición donde se escuche mayor intensidad del sonido y observando si
la amplitud es captada por el sensor, después de esto, se habrá alcanzado la primera longitud
resonante (L1) para la frecuencia de trabajo. Obtuvimos los datos de la primera tabla de
longitudes resonantes manejándolos en centímetros, por consiguiente, completamos la tabla
2, se sacaron logaritmos a λ y a la frecuencia, y luego realizamos las gráficas del cual
determinamos una relación de función lineal de log (λ) vs. log (f).
De este modo, encontramos la velocidad del sonido en el aire que fue v= 288,40 m/s. Su
incertidumbre absoluta es: 1,08 𝑚/𝑠 y relativa 3,744 x 10−3 . Finalizando se halló la
temperatura promedio encontrando la velocidad del sonido esperada. Finalizando se halló la
temperatura promedio aplicando la fórmula de la velocidad del sonido se evidencia una
diferencia de 58,7 m /s y el % de error relativo = 13,001%.
Tabla 1 usando el panel de control del generador de señal y repita los pasos. Realice el
procedimiento hasta alcanzar los 1000 Hz. Consigne los valores en la Tabla 1.
Frecuencia, L1 L3 L5 L7 L9 Temperatura, 𝑇
f(HZ) (c)
(m) (m) (m) (m) (m)
500 0,12 0,48 - - - 26,4
Emplee los siguientes puntos como una guía para desarrollar el análisis de sus resultados,
apoyándose en las gráficas y en sus observaciones durante las mediciones realizadas.
1. Con la información obtenida en la Tabla 1 realice los cálculos necesarios para
completar la Tabla 2 usando la ecuación (1).
Frecuencia,
λ1-3(m ) λ 3-5(m λ 5-7(m λ7-9( m) λ(m ) Δλ( m) 𝛥𝜆
f ( Hz) 𝜆
) )
500 0,72 0,64 - - 0,68 0,04 0,059
3. Obtenga, usando los datos de la Tabla 2, el gráfico log (𝜆) vs. log (f). A partir de él
determine la relación funcional entre la longitud de onda y la frecuencia. Encuentre la
velocidad del sonido en el aire y repórtela con sus incertidumbres absoluta y relativa.
4. Determine la temperatura promedio 𝑇̅ del aire en el interior del tubo. Use esta
medida para determinar el valor esperado de la velocidad del sonido. Compare este
resultado con el hallado experimentalmente.
Solución:
v = 288,40 m/s
∆𝑣 = 10𝛥𝑏 = 100,034 1,08 𝑚/𝑠 = Incertidumbre absoluta
𝛥𝑣 1.08 𝑚 /𝑠
= = 3,744 x 10−3 = 𝐼𝑛𝑐𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑢𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎
𝑣 288,40 𝑚/𝑠
3. Sabemos que el sonido viaja a una velocidad de 331,5 m/s. Si se sube la temperatura
la velocidad del sonido aumenta en 0,6 m/s. La temperatura promedio Τ=26.1 c
𝑣 = (331, 5 + 0, 6 * 𝑇) 𝑚/𝑠
𝑣 = 331, 5 + (0, 6 * 26) 𝑚/𝑠
𝑣 = 347,1 𝑚/𝑠
Luego la velocidad del sonido esperada y la velocidad del sonido obtenida experimentalmente de:
Referencias
[1] Física Universitaria. Young, H., Freedman, R. (2013). Ondas sonoras estacionarias y
modos normales, (pp.522-527). Vol.1. México: Pearson.
[2] Física para Ciencias e Ingeniería. Raymond A. Serway, Robert J. Beichner., (2002).
Hill.
[3] Eberhard Sengpiel. Sound Studio and Audio Calculations Online - Acoustics
Conversion Engines. Calculation: speed of sound in air and the temperature.
http://www.sengpielaudio.com/calculator-speedsound.htm
[4] Pasco Scientific. Temperature Sensor CI-6605A. Catálogo disponible en:
https://www.pasco.com/products/sensors/science-workshop/ci-6605