INSTITUTO DE PROFESORES ARTIGAS

INSTITUTO DE PROFESORES ARTIGAS
ESPECIALIDAD FÍSICA
SEMINARIO ESPACIO INTERDISIPLINARIO
CURSO 2010
8_1_ONDAS EN UNA COLUMNA DE AIRE
PARTE I
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
FUNDAMENTOS
En el archivo “8_0_ONDAS EN UNA COLUMNA DE AIRE_FUNDAMENTOS”, se han trascripto
algunos fundamentos para esta actividad.
DISPOSITIVO EXPERIMENTAL
El dispositivo experimental consta de: tubo (T), parlante (PA), pistón (P), micrófono (M), regla (R),
oscilador (G), amplificador (A). El aire dentro del tubo, en particular “la columna” que se encuentra entre
el parlante y el pistón será el medio en que produciremos ondas. La longitud de esa columna de aire es
pasible de cambiarse, por medio del pistón.
G
PA
M
P
T
A
R
Esquema del dispositivo experimental.
TAREAS CONCRETAS
• Fijando la frecuencia de la señal sinusoidal en unos 1000 Hz, exploraremos las longitudes de la
columna de aire para los casos en que se escuchen “fenómenos notorios” provenientes del tubo 1 .
• Modelaremos luego las situaciones identificadas, mediante la teoría que conocemos sobre
superposición de ondas sinusoidales en un medio unidimensional, con el objetivo de determinar la
longitud de onda (λ).
• Finalmente, determinaremos la velocidad del sonido en el aire, intentando evaluar las
incertidumbres involucradas.
PARTE II
SINTESIS DE LA TEORÍA BÁSICA PARA TUBOS ABIERTOS Y CERRADOS
Comentarios sobre la forma usual de representar las situaciones en columnas de aire inmersas en
tubos cilíndricos estrechos:
• Esquemas donde se muestran “desplazamientos del medio”. El sonido, ¿onda longitudinal o
transversal?
• Esquemas donde se representan presiones acústicas.
Representaciones esquemáticas de los primeros modos estacionarios, condiciones para las longitudes
de onda y para la frecuencia en:
• Tubos abiertos.
• Tubos cerrados 2 .
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En el caso de generación de ondas en una cuerda mediante el mismo dispositivo generador, observamos
“fenómenos notorios” que podían verse, en este caso estamos pidiendo detectarlos, en principio, mediante el
oído.
1
Identificación de los modos superiores de oscilación para cada caso, especialmente para el tubo
cerrado.
Corrección de extremo. La dificultad de ubicar con precisión un antinodo de desplazamiento o un nodo
de presión en un extremo abierto de un tubo.
PARTE III
MODELADO DE DOS INTSTRUMENTOS MUSICALES
Flauta traversa modelada a partir de una columna de aire en un tubo abierto.
Clarinete modelado a partir de una columna de aire en un tubo cerrado.
Comparación de la emisión de dos instrumentos que tuvieran la misma longitud.
A MODO DE EVALUACIÓN
Dados los sonidos emitidos por una flauta y un clarinete, determinar la longitud efectiva de la columna
de aire definida.
PARA AMPLIAR
Uno de los lugares de relativo fácil acceso donde se puede ampliar estos tópicos es uno ya
mencionado. Se recomienda especialmente para esta temática la sección Los instrumentos de
viento, dentro de Instrumentos musicales:
ACÚSTICA MUSICAL. Fundamentos físicos de los instrumentos musicales. Amir Al-Majdalawi Álvarez.
http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_05_06/io2/public_html/index.html
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Usualmente, en un contexto de acústica musical, quiere decir que el tubo está abierto en un extremo y cerrado
en el otro.
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