EL SONIDO

(método experimental)

Angel Claros Baptista dulces.5@hotmail.com cel.:72724723

Jueves 6:45-8:15 Ing. Química Universidad Mayor de San Simón

RESUMEN

En esta práctica lo que se pretende es el de encontrar diferentes frecuencias para distintos

objetos, además de probar el fenómeno de superposición de ondas y el de encontrar la

velocidad del sonido; en el primer caso se agarra un micrófono y se golpea una varilla de

hierro y así medir la intensidad en el tercer caso se mide de la misma forma: donde:

V= 2L/∆t

INTRODUCCIÓN

El sonido, en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas

elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté

generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

La física del sonido es estudiada por la acústica, que trata tanto de la propagación de las ondas

sonoras en los diferentes tipos de medios continuos como la interacción de estas ondas sonoras

con los cuerpos físicos.

En los gases, la temperatura influye tanto la compresibilidad como la densidad, de tal manera que

el factor de importancia suele ser la temperatura misma.

Para que el sonido se transmita se necesita que las moléculas vibren en torno a sus posiciones de

equilibrio.

Como todo movimiento ondulatorio, el sonido puede representarse como una suma de curvas

sinusoides con un factor de amplitud, que se pueden caracterizar por las mismas magnitudes y

unidades de medida que a cualquier onda de frecuencia bien definida: Longitud de onda (λ),

frecuencia (f) o inversa del período (T), amplitud (que indica la cantidad de energía que contiene

una señal sonora) y no hay que confundir amplitud con volumen o potencia acústica. Y

finalmente cuando se considera la superposición de diferentes ondas es importante la fase que

representa el retardo relativo en la posición de una onda con respecto a otra.

El sonido tiene una velocidad de 331,5 m/s cuando: la temperatura es de 0 °C, la presión

atmosférica es de 1 atm (nivel del mar) y se presenta una humedad relativa del aire de 0 % (aire

seco). Aunque depende muy poco de la presión del aire.

La velocidad del sonido depende del tipo de material. Cuando el sonido se desplaza en los sólidos

tiene mayor velocidad que en los líquidos, y en los líquidos es más veloz que en los gases. Esto se

debe a que las partículas en los sólidos están más cercanas.

La velocidad del sonido se puede calcular en relación a la temperatura de la siguiente manera:

Donde:

Si la temperatura ambiente es de 15 °C, la velocidad de propagación del sonido es 340 m/s

MÉTODO EXPERIMENTAL

Entre los materiales usados tenemos:

Sensor de sonido Vernier (micrófono)

Tubo largo de un metro

Diapasones

Cajas de resonancia

Flexómetro

Fuentes de sonido

Caso I.-

1. Conecta el micrófono en la computadora con el programa LoggerPro

2. Se golpea los diapasones unidos a las cajas de resonancia

3. Se mide con el programa las variaciones sonoras producidas por los diapasones.

Caso II.-

1. Se produce ondas sonoras con dos diapasones

2. Se mide la intensidad

3. Con la ecuación de : y=Asen(wt+ф) se completa una tabla de comparación de la

frecuencia angular (w), periodo (T) y de la amplitud.

Caso III.-

1. Se coloca el micrófono a la boca abierta del tubo

2. Se produce el sonido y la computadora tomará los datos correspondientes

3. Con estos datos y V= 2L/∆t se calcula la velocidad del sonido

RESULTADOS

En el Caso I tenemos:

Tabla 1: Cálculo de frecuencias y periodos de distintos diapasones y fuentes sonoras:

Tipo de fuente Periodo [s] Frecuencia[Hz] Observaciones

Diapasón 1 0.0023 434.8 Error: %=0.95

Diapasón 2 0.0020 500.0 Error:%=2.23

Diapasón 1+2 0.0136 73.53 ------

Voz 1 0.0065 153.85 ------

Voz 2 0.0093 107.53 ------

En el Caso II tenemos:

Tabla 2: Cálculo de frecuencias y periodos de acuerdo a y=Asen(wt+ф):

Fuente Amplitud y(t=0) T W=2п/T

Diapasón 1 0.574 0.553 0.0023 2731.93

Diapasón 2 0.147 -0.147 0.0020 3141.39

Donde: Ф = 74.45’ Ф = 90’

Además:

Donde el azul pertenece al diapasón 1 y el verde al diapasón 2

En el caso III tenemos:

Tabla 3: Cálculo de la velocidad del sonido:

i T0 tf ∆t[s] L[m] V=2L/∆t[m/s]

1 0.0040 0.0094 0.0046 0.918 346.41

2 0.0057 0.0108 0.0051 0.918 360

3 0.0047 0.0098 0.0051 0.918 360

DISCUSIÓN

Se puede observar que en el caso I y II el porcentaje de error no es muy significativo ya que

se presentan interferencias en la realización del experimento; en cambio en el caso III solo

el primer dato es correcto ya que los otros dos presentan una desviación muy grande al dato

correcto (340[m/s]).

Cabe mencionar que en nuestro entorno existen sonidos con frecuencias tan bajas o altas

que no los podemos escuchar tan solo algunos instrumentos ultrasensibles y algunos

animales

CONCLUSIONES

La velocidad del sonido es muy grande como para ser perceptible por el sentido del oído,

además se puede observar y medir que los sonidos producidos por diferentes fuentes

presentan también diferentes frecuencias y periodos.

En el caso II por gráficas se puede determinar con mayor precisión la presencia de ondas

superpuestas ya que teóricamente eso es bastante complicado(en los apéndices se puede ver

los datos para el cálculo de estas ecuaciones)

REFERENCIAS

Freeman-Serway, Física Universitaria vol. I, ciudad de México, 2003

WWW.wikipedia.com,Sonido

APÉNDICES

Cálculo con Excel de los valores de las ecuaciones para las gráficas de sonido:

Donde la primera fila es y, la segunda =0.547*seno(2731.93*(C1+1)+74.45) y la tercera el

tiempo

Y=0,01 -0,46277898 1 0,01 0,14198514 1

0,02 0,1793884 2 0,02 0,06147958 2

0,03 0,57399797 3 0,03 0,01381928 3

0,04 0,17648452 4 0,04 -0,03539884 4

0,05 -0,46457935 5 0,05 -0,08062653 5

0,06 -0,46451902 6 0,06 -0,11676541 6

0,07 0,17658227 7 0,07 -0,13974161 7

0,08 0,57399823 8 0,08 -0,14696511 8

0,09 0,17929082 9 0,09 -0,13762161 9

0,1 -0,46283974 10 0,1 -0,11276437 10

0,11 -0,46624677 11 0,11 -0,0751955 11

0,12 0,17377147 12 0,12 -0,02915003 12

0,13 0,57398332 13 0,13 0,02018145 13

0,14 0,18209237 14 0,14 0,06723792 14

0,15 -0,46108789 15 0,15 0,10671484 15

0,16 -0,46796219 16 0,16 0,13416206 16

0,17 0,17095607 17 0,17 0,14648554 17

0,18 0,57395323 18 0,18 0,14229608 18

0,19 0,18488911 19 0,19 0,12206595 19

0,2 -0,45932385 20 0,2 0,08807564 20

0,21 -0,46966525 21 0,21 0,04415679 21

0,22 0,16813616 22 0,22 -0,00473975 22

0,23 0,57390796 23 0,23 -0,05310198 23

0,24 0,18768096 24 0,24 -0,09547817 24

0,25 -0,45754767 25 0,25 -0,12709134 25

0,26 -0,47135588 26 0,26 -0,14437784 26

0,27 0,1653118 27 0,27 -0,14538899 27

0,28 0,57384752 28 0,28 -0,13001082 28

0,29 0,19046785 29 0,29 -0,09997685 29

0,3 -0,45575938 30 0,3 -0,05867276 30

0,31 -0,47303405 31 0,31 -0,01075463 31

0,32 0,16248306 32 0,32 0,03837583 32

0,33 0,5737719 33 0,33 0,08318029 33

0,34 0,1932497 34 0,34 0,11860805 34

0,35 -0,45395904 35 0,35 0,14066542 35

0,36 -0,47469971 36 0,36 0,14686595 36

0,37 0,15965003 37 0,37 0,13651065 37

0,38 0,57368111 38 0,38 0,11076686 38

0,39 0,19602644 39 0,39 0,0725366 39

0,4 -0,45214671 40 0,4 0,02612948 40