Grupo3 Laboratorio1.2 6408. FISICA 2

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Rapidez del Sonido en el Aire
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Borja Steven1 , Chuquitarco Anthony2 , Sanchez Naydelin3 , and Solórzano Josué4
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Departamento de Ciencias de la Tierra y de la Construcción, Universidad de las fuerzas
Armadas ESPE
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28 de noviembre de 2022
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Resumen
En el desarrollo de la presente práctica se va a calcular la rapidez del sonido en el aire. Es ası́ que para
lograrlo se utilizaron tubos resonantes, diapasones de distintas frecuencias, regla graduada, martillete
de goma y marcadores. Con el uso de estos equipos y materiales se procedió a calcular la columna de
aire resonante para la primera, tercera y quinta armónica de cada diapasón. Posteriormente se calculó la
longitud de onda a partir de la longitud L (columana de aire) para cada caso, y finalmente se calculó la
rapidez experimental del sonido en el aire. Este valor se lo comparó con la rapidez teórica del sonido en
el aire obteniéndose un porcentaje de error entre estos valores.
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Palabras clave: Rapidez de onda, Longitud de onda, Ondas sonoras, rapidez, diapasones.
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Resumen
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In the development of this practice, the speed of sound in air is going to be calculated. Thus, to
achieve this, resonant tubes, tuning forks of different frequencies, a graduated rule, a rubber hammer and
markers were used. With the use of this equipment and materials, we proceeded to calculate the resonant
air column for the first, third and fifth harmonic of each tuning fork. Subsequently, the wavelength was
calculated from the length L (air column) for each case, and finally the experimental speed of sound
in air was calculated. This value was compared with the theoretical speed of sound in air, obtaining a
percentage of error between these values.
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Keywords: Wave speed, Wave length, Sound waves, speed, tuning forks.
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1.
Determinar experimentalmente la rapidez del sonido en el aire, aplicando la resonancia del aire encerrado
en un tubo abierto - cerrado.
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Objetivos
2.
Materiales y Equipos
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Tubos resonantes abiertos - cerrados
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Diapasones de diferentes frecuencias
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Martillete de goma
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Regla graduada
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Marcadores.
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3.
Procedimiento
1. Eleva el pequeño recipiente móvil hasta conseguir que el nivel del agua llegue a su borde superior, por
la ley de los vasos comunicantes.
2. Golpee el primer diapasón con el Martillete de goma sobre el nivel superior del agua dentro del tubo,
y empieza a descender lentamente su nivel bajando paulatinamente el recipiente móvil, hasta que el
sonido del diapasón se refuerce, se intensifique y enriquezca por resonancia. Escucha con mucha atención,
porque este sonido es más rico, más profundo y más sonoro que el natural del diapasón. Has producido
el primer armónico o modo fundamental de resonancia. Entonces mida la longitud de la columna del
aire resonante.
3. Golpea de nuevo el diapasón y continua bajando el nivel del agua del tubo, hasta que otra vez se
produzca una nueva resonancia sucesiva, logrando de esta forma el tercer armónico o tercer modo de
vibración, mida la longitud de la columna del aire resonante.
4. Haz vibrar otra vez el mismo diapasón, mientras sigues haciendo descender el nivel de agua del tubo,
escuchar con mucha hasta formar la quinta armónica o el quito modo de vibración, mida la altura de
la columna de agua.
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5. Repita los mismos procesos cambiando a diapasones de otras frecuencias, realizando las mediciones
correspondientes de los armónicos producidos.
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6. Llenar la hoja técnica de datos del procedimiento.
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4.
Tabulación de Datos
Con los datos obtenidos construya el siguiente cuadro:
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Tabla I. Datos obtenidos en la práctica, sobre las caracterı́sticas de la onda sonora en un tubo semiabierto.
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4.1.
Realice la gráfica de la longitud de onda como función de la frecuencia.
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ANÁLISIS: En el gráfico se puede observar que existe una relación inversamente proporcional no lineal entre
la frecuencia ( Hz ) y la longitud de onda (m), es decir a medida que aumenta la frecuencia disminuye la
longitud de onda.
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4.2.
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Linealice la curva anterior
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ANÁLISIS: se evidencia una pendiente positiva, es decir, mientras existe menos frecuencia, la longitud de
onda tiende a ser más grande.
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5.
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5.1.
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Preguntas
Compare los valores de las rapideces del sonido en el aire obtenido en la
tabulación de datos con la información obtenida de la liberalización de la
curva.
A continuación se muestra una tabla comparativa entre las rapideces de la liberalización de la curva con
las obtenidas en la tabulación de datos:
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ANÁLISIS: En la liberalización de la curva existe claramente relación entre frecuencia y longitud de onda.
Sabiendo que la velocidad de propagación de la onda se la puede calcular mediante la fórmula V = λ f,
ademáslas velocidades de la tabulaciÓn de datos son iguales para cada caso de la frecuencia que se tomO
, sin embargo, los valores de las velocidades de la liberalización de la curva cambian consideradamente
dependiendo del valor de la frecuencia estudiada.
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5.2.
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Determine los errores porcentuales provocados y relaciónelos con el parámetro de validación.
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5.3.
Resuma los conceptos de propiedades del sonido: intensidad sonora, tono,
timbre.
5.3.1.
Se denomina intensidad sonora (I) a la cantidad de energı́a por unidad de tiempo (Potencia) acústica transferida por una onda sonora por unidad de área (A) perpendicular
a la dirección de propagación. Se mide en W/m2.
5.3.2.
El tono o altura es la cualidad que nos permite distinguir entre un sonido agudo y otro
grave; fı́sicamente esta cualidad corresponde a la frecuencia del sonido como vibración.
5.3.3.
El timbre de un sonido es la circunstancia en virtud de la cual se puede distinguir dos
sonidos de igual frecuencia e intensidad emitidos por dos focos sonoros diferentes.
5.4.
Determine en una recta cualitativa el espectro de las ondas sonoras señalando sus lı́mites correspondientes
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6.
Conclusiones
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6.1.
Al realizar la práctica se observó que las longitudes del tubo (L) en la
primera, tercera y quinta armónica, cambian dependiendo del diapasón
que utilizemos con su respectiva frecuencia.
6.2.
En cada armónica el sonido de el diapasón se intensifica, convirtiendose en
un sonido más rico y con más intensidad que antes.
6.3.
Las ondas del sonido son ondas longitudinales, que como todas tienen caracterı́sticas, como son: la amplitud, la frecuencia, el Periodo y la longitud
de onda
6.4.
Se puede concluir que la resonancia es un fenómeno fı́sico que tiene lugar
cuando se ejerce una fuerza sobre un oscilador, con una frecuencia que coincide con la natural del propio sistema oscilante. Es muy útil para calcular
de manera experimental la rapidez del sonido en el aire.
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7.
Recomendaciones
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7.1.
Se recomienda ejercitarse continuamente en el uso de instrumentos relacionados con el movimiento ondulatorio, como por ejemplo, el uso de diapasones de distintas frecuencias de oscilación para medir la resonancia en
el agua.
7.2.
Anotar las instrucciones más importantes que son dadas por el ingeniero
encargado de laboratorio al iniciar la práctica, pues son muy útiles para
comprender más rapidamente el proceso práctico durante la misma.
7.3.
Realizar todas las operaciones de experimentacion en la práctica con paciencia y exactitud, como por ejemplos a la hora de medir la longitud L, se
debe tener cuidado de marcar exacatamente en donde se da la resonancia.
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8.
Bibliografı́a
120
Juan Manuel Millan. Instalaciones de megafonı́a y sonorización. Editorial PARANINFO. José Marı́a
Garcı́a Palenco. Representaciones Gráficas. Capı́tulo 5.
121
http://www.electrontools.com/Home/WP/2016/09/11/ondas-sonoras-caracteristicas/.
119
123
Dı́az, J. (2017). Asignatura: Laboratorio de Fı́sica II Mécanica y Mecatrónica: Área de conocimiento
de Fı́sica. Sangolquı́: ESPE.
124
Ondas Sonoras - Caracterı́sticas.
125
https://es.wikipedia.org/wiki/Ondasonora.OndaS //www.sc.ehu.es/sbweb/f isica/ondas/acustica
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9.
Anexos
MEDIDAS TOMADAS EN 440 Hz
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MEDIDAS TOMADAS EN 512 Hz
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MEDIDAS TOMADAS EN 660 Hz
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