UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN

FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

DEPARTAMENTO DE FISICA

LABORATORIO FISICA BASICA II – FIS 102

INFORME No. 8

SONIDO

Docente: Marcelo J. Lucano

Apellidos: Flores Mamani
Nombres: Tomas
Fecha de entrega:21-05-2023
Grupo: martes 17:15 p.m. / l3

Semestre I/2023
 RESUMEN

El proceso experimental determina la frecuencia de una fuente de sonido (diapasones)

y encuentra la velocidad del sonido en el aire

Inicialmente se da a conocer los fundamentos teóricos, planteamos así los objetivos.

Para ello se verifico en buen montaje del equipo a usar (figura 8.4), donde:

Para determinar la frecuencia de los diapasones, se produce un golpe al diapasón

talque cause vibraciones y ser captadas por el micrófono, y con el programa loggerPro
donde observamos la gráfica de las ondas sonoras obtenemos el periodo y así con su
relación inversa a la frecuencia obtenemos la misma.

Para obtener la velocidad del sonido, se hizo un golpe con las palmas de la mano
talque el sonido sea seco y fuerte, en el lado abierto del tubo.

Entonces las ondas sonoras viajan de un extremo del tubo al otro produciendo así el
eco, con el programa loggerPro se obtiene datos de tiempo y con la ecuación teórica
2L
(v = ) se obtuvo la velocidad del sonido siendo este próximo al valor ya conocido.
∆t

I. OBJETIVOS

 Determinar la frecuencia de diferentes fuentes de sonido, como ser:

diapasones, voz humana, celulares.

 Obtener la velocidad del sonido en el aire.

 II. INTRODUCCIÓN

En física se le llama sonido a la propagación de las ondas mecánicas que genera un

cuerpo con movimiento vibratorio.

Cuando hablamos de sonidos que sí podemos oír, nos referimos a ondas sonoras. Con
las vibraciones de los cuerpos y los objetos en nuestro entorno, esas ondas sonoras
viajan y llegan hasta nuestros oídos, transformándose en ondas mecánicas.

El sonido se propaga de forma longitudinal. A diferencia de las olas del mar, que suben
y bajan, las ondas de sonido oscilan en la misma dirección en la que se mueven. Se
podría decir que empuja y estira. Al contrario que las ondas electromagnéticas, las
ondas de sonido necesitan un medio para propagarse, por eso se les conoce como
ondas mecánicas.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO

Las ondas acústicas son producidas por una serie de variaciones de presión del aire
(medio de propagación). Un instrumento para detectar estas variaciones es el sensor
micrófono, con un diafragma sensible a los cambios de presión. El movimiento del
diafragma es convertido en una señal eléctrica a través de un proceso mecánico (figura
8.1), y por medio de una interfaz conectada a un ordenador se puede estudiar
diferentes perfiles temporales de ondas de sonido.

Un parámetro que caracteriza a una onda armónica es el inverso del periodo T, es

decir, su frecuencia 𝑓 (ecuación 8.1), e indica el número de repeticiones de un ciclo por
unidad de tiempo, otro parámetro es su amplitud 𝐴, que representa el máximo valor
de la onda armónica.

1
𝑓= [𝐻𝑧] 8.1
𝑇
En la figura 8.2, se muestran el periodo 𝑇 y la amplitud de una onda armónica senoidal,
estos tipos de ondas pueden ser producidas por un diapasón y una caja de resonancia.
Asimismo, con estos parámetros es posible escribir la ecuación de onda (ecuación 8.2).

Figura 8.1 Sensor micrófono

𝑦 = 𝐴 𝑠𝑒𝑛 (𝜔𝑡 ± 𝜙) 8.2

Donde 𝜔 es la frecuencia angular 𝜔 = 2𝜋𝑓, 𝜙 es el ángulo de desfase y 𝐴 su amplitud.

Figura 8.2 Onda sonora senoidal

Un fenómeno característico de las ondas en general, es la superposición de ondas, es
decir la suma de dos o más ondas. Para el caso de ondas de sonido, las variaciones de
presión del aire se combinan para formar una sola onda acústica. En la figura 8.3, se
observa la superposición de dos ondas de sonido de diferentes frecuencias.

La velocidad de propagación de las ondas es constante. Para las ondas de sonido, la

velocidad depende del medio de propagación y la temperatura:

𝛾𝑅𝑇
𝑣=√ 8.3
𝑀

Donde:

𝛾: Es el coeficiente de compresión adiabático, cuyo valor para el aire a nivel del mar es 1.4

𝑅: Es la constante universal de los gases, su valor es de 8.3145 J/[mol-K].

𝑇: La temperatura absoluta a la que se encuentra el gas.

𝑀: La masa molar del gas. Para el aire, el valor promedio es 0.0290 kg/mol

Por ejemplo, para 20℃ , la velocidad del sonido en el aire es de 343 m/s.

Un método para medir la velocidad del sonido es el eco, por ejemplo, cuando una
persona está en un campo abierto con una barrera ubicada a una distancia más lejos,
se podría medir el tiempo desde el inicio de un sonido fuerte hasta cuando se escuche
el eco. Por tanto, Calcular la velocidad del sonido es un problema de cinemática. Para
utilizar la misma técnica en distancias más cortas, se necesita de un sistema más
rápido de medida del tiempo, como ser una computadora. En esta práctica se utilizará
esta técnica para determinar la velocidad del sonido a temperatura ambiente.
 Figura 8.3 Superposición de dos ondas con diferentes frecuencias

IV. MATERIALES Y PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

 MATERIALES

 Sensor de sonido vernier (micrófono)

 Tubo largo
 Diapasones
 Cajas de resonancia
 Regla o cinta métrica
 Fuentes de sonido
 Martillo de goma.
  PROCESO EXPERIMENTAL

MEDICIÓN DE FRECUENCIAS

1. Conectar el micrófono a la interfaz y ésta a la computadora.

2. Acoplar los diapasones en las cajas de resonancia.

3. Después de haber realizado las conexiones correspondientes, abrir el programa

LoggerPro, la ventana mostrará la medida de la presión en unidades arbitrarias o
amplitud relativa.

4. Con el martillo de goma, el diapasón y la caja de resonancia, producir el sonido y

adquirir la señal con el sensor micrófono (seguir las instrucciones del docente).

5. Repetir el paso anterior para otras fuentes de sonido

Figura 8.4 Materiales para la práctica ondas sonoras

DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE

1. Colocar el sensor micrófono en la abertura del tubo hueco.

2. Activar el disparador del programa LoggerPro. Seguir las instrucciones del docente.

3. Dar un chasquido cerca de la abertura del tubo, e iniciará la adquisición de datos.

4. Con el gráfico conseguido, determinar el tiempo de viaje de ida y vuelta de la onda

sonora.

REGISTRO DE DATOS PARA LA MEDICIÓN DE FRECUENCIAS

En la tabla 8.1 registrar los tiempos sucesivos correspondientes a un ciclo de

repetición, para encontrar el periodo de diferentes fuentes.

Tipo de 𝒕𝟎[𝒔] 𝒕𝒇[𝒔] Periodo [s] Frecuencia Observaciones

fuente [Hz]

440 0,0112 0,0135 2,3 × 10−3 434 Variación

512 0.0054 0,0074 2 × 10−3 500 Variación

2000 0,0130 0,00135 5 × 10−4 2000 Exacto

Tabla 8.1 Periodo y cálculo de frecuencias de diferentes fuentes sonoras

Registro de datos y cálculos para determinar la velocidad de sonido en el aire

Registrar el resultado de la longitud del tubo:

𝑳 = (𝟏, 𝟎08 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟏)[𝒎]; 𝟎, 𝟏%

En la tabla 8.3 registrar los tiempos de dos amplitudes máximas (ver la figura 8.5). La
primera amplitud máxima corresponde al chasquido de los dedos, y la segunda al
primer eco. Si aparecen más ondas, corresponden a los ecos sucesivos. Asimismo, en la
tabla 8.3 calcular el tiempo total de viaje del sonido por el tubo Δ𝑡 y la velocidad:

2L
v= 8.4
∆t

Figura 8.5 Señal de las ondas: chasquido y primer eco

𝐭𝟎[𝐬] 𝐭𝐟[𝐬] ∆𝐭[𝐬] 𝐦

𝐯[ ]
𝐬

0,0175 0,0232 5,7 × 10−3 343

Tabla 8.3 Tiempo de chasquido-eco para la obtención de la velocidad del sonido

 RESULTADOS DEL PROCEDIMIENTO

Primeramente, calculamos la velocidad del sonido en forma teórica con los datos de:

𝛾: Es el coeficiente de compresión adiabático, cuyo valor para el aire a nivel del mar es 1.4

𝑅: Es la constante universal de los gases, su valor es de 8.3145 J/[mol-K].

𝑇: La temperatura absoluta: 29℃ → 302.15 𝑘

𝑀: La masa molar del gas. Para el aire, el valor promedio es 0.0290 kg/mol

𝛾𝑅𝑇
Entonces con la ecuación: 𝑣=√
𝑀

𝒎
𝒗 = 𝟑𝟒𝟖. 𝟐𝟓 [ ]
𝒔

VELOCIDAD DEL SONIDO

A partir de los valores de sonido de la tabla 8.3, el resultado de la velocidad del sonido
con su respectivo error es:

𝒎
𝒗 = ( 𝟑𝟓𝟓, 𝟎𝟏 ± 𝟎, 𝟒 ) [ ] ; 𝟎, 𝟏%
𝒔

V. CONCLUSIONES Y DISCUSIONES

Con el proceso experimental y un correcto manejo de los datos se logró obtener los
valores de frecuencia de los diapasones, así como también el valor d la velocidad del

sonido en el aire, que en de manera experimental fue de 355,01 [ ms ].

Pero también se obtuvo el valor de la velocidad por medio de la ecuación teórica de

𝛾𝑅𝑇
𝑣=√ obteniendo el valor de 348.25 [ ms ].
𝑀

Podemos observar la ligera variación de los valores obtenidos, esto debido a la distinta
forma de obtención de ambos (experimental y teórica) sin embargo son valores
aceptables.
 VI. BIBLIOGRAFÍA

1) sonido. (2020). soportemultimedia. https://soportemultimedia.com/que-es-el-

sonido/ Recuperado el 21 de mayo 2023

2) ondas sonoras. (2017). educa-ciencia. https://educa-ciencia.com/sonido/

3) Guía de Laboratorio de Física Básica II, Universidad Mayor de San Simón,

Departamento de Física, 2023.

VII. CUESTIONARIO

1. ¿Consiguió una buena aproximación para la superposición de ondas sonoras?

R.- no se realizó este proceso

2. ¿Qué dificultades observó en la obtención de la velocidad del sonido?, ¿Afectan

esas dificultades a los resultados conseguidos?

R.- la obtención de tiempo en la gráfica puesto que las amplitudes no se aprecian de

manera perfecta, sin embargo no afecta al resultado pues siempre el valor es muy
próximo al deseado

3. ¿Por qué es importante activar la opción disparo en el programa LoggerPro, en la

medición de la velocidad del sonido?

R- porque sin esa opción captaría todas las vibraciones del ambiente

4. ¿Existe alguna diferencia, si al cerrar el tubo de resonancia en un extremo utiliza la

mano, el piso o algún otro objeto?

R.- no, no habría diferencia en obtener el valor, pero sin en la gráfica viendo la perdida
de eco mucho más rápida