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LABORATORIO N 6 PÁGINA 1 / 43 TEMA : VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I GRUPO F 1. INTRODUCCION. Si sobre una columna de gas contenida en un tubo aplicamos una perturbación sónica, lograremos que las moléculas contenidas oscilen longitudinalmente; siendo que, el tubo está cerrado se forma una onda estacionaria la cual presenta nodos de interferencia destructivas y antinodos de interferencia constructivas, producto de la superposición de ondas, que se denominan “frecuencias naturales” o “frecuencias de resonancia”. En el presente informe numero 6 explicamos este concepto, trabajando con tubos de resonancia; tanto abiertos en ambos extremos, como cerrado en uno de ellos. Así también de la determinación de la velocidad del sonido en el aire en el espacio donde se realizaron los experimentos a tratar. Para cuyo caso nos apoyaremos con materiales y sensores CAPSTONE. 2. OBJETIVOS. Medir experimentalmente la longitud de onda en una columna cerrada y abierta de resonancia de aire. Calibrar correctamente un diapasón de frecuencia desconocida. Determinar la velocidad del sonido en el aire. Usar adecuadamente los equipos y materiales brindados para el éxito de la experiencia. 3. INDICACIONES DE SEGURIDAD Implementos de seguridad de uso obligatorio Lentes de Seguridad Botas de Seguridad Ropa que no interrumpa el

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LABORATORIO N 6 PÁGINA 1 / 36

TEMA :

VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

1. INTRODUCCION.

Si sobre una columna de gas contenida en un tubo aplicamos una perturbación sónica, lograremos que las moléculas contenidas oscilen longitudinalmente; siendo que, el tubo está cerrado se forma una onda estacionaria la cual presenta nodos de interferencia destructivas y antinodos de interferencia constructivas, producto de la superposición de ondas, que se denominan “frecuencias naturales” o “frecuencias de resonancia”.En el presente informe numero 6 explicamos este concepto, trabajando con tubos de resonancia; tanto abiertos en ambos extremos, como cerrado en uno de ellos. Así también de la determinación de la velocidad del sonido en el aire en el espacio donde se realizaron los experimentos a tratar. Para cuyo caso nos apoyaremos con materiales y sensores CAPSTONE.

2. OBJETIVOS.

Medir experimentalmente la longitud de onda en una columna cerrada y abierta de resonancia de aire.

Calibrar correctamente un diapasón de frecuencia desconocida. Determinar la velocidad del sonido en el aire. Usar adecuadamente los equipos y materiales brindados para el éxito de la experiencia.

3. INDICACIONES DE SEGURIDAD

Implementos de seguridad de uso obligatorio

Lentes de Seguridad Botas de Seguridad Ropa que no interrumpa el experimento

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

ANALISIS DE TAREA SEGURA (ATS)

LABORATORIO 6 velocidad del sonido en el aire

PASOS DE TRABAJO/TAREA RIESGOS POTENCIALES ACCIONES O PROCEDIMIENTOS RECOMENDADOS

-ensamblaje de los equipos a utilizar

-rupturas al manipularlos o llevarlos de un sitio para otro

-tener mucho cuidado con los equipos ya que son delicados-Nunca forzar un material de plástico, ya que, se puede dañar para siempre el equipo,

-trabajar con equipos conectados a la electricidad en este caso la PC

- electrocutarse al manipular los equipos

-Hay que asegurarse el cableado eléctrico está en buenas condiciones-Todo los enchufes deben tener toma a tierra-Trabajar con las manos completamente secas. No trabajar con electricidad en zonas mojadas o húmedas

-uso de la PC y/o los sensores, en este caso el sensor de movimiento y fuerza.

Malograr los equipos -No usar una máquina si desconoces su funcionamiento-Inspeccionar todos los equipos antes de su utilización-Ante cualquier anomalía avisa al profesor, nunca intentes manipular una máquina por tu cuenta-Cuando se averíe una máquina, ésta debe quedar fuera de servicio, se deberá señalizar como tal y tomar las medidas necesarias para que no pueda ser puesta en marcha hasta que personal especializado la repare.-Utilizar las máquinas y herramientas sólo para el uso para el que fueron diseñadas

-Movilizarse dentro del laboratorio y recojo de materiales

Caídas y/o golpes tanto para el individuo como para los equipos

-Estar siempre atento en todo momento de a dónde te diriges-El suelo del laboratorio debe estar siempre libre de cualquier objeto que obstaculice el pasoUtilizar en todo momento los equipos de protección, en esto caso las gafas de seguridad, botas y la ropa que sea la adecuada

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

4. MATERIALES Y EQUIPOS DE TRABAJO

Una computadora personal con programa data studio instalado.* Un diapasón* Un censor de movimiento.* Tubo de resonancia.* Generador de funciones * Un parlante open speacker.* Cables.

Computadora personal con programa PASCO Capstone™ instalado

(pasco, s.f.)

Figura.4.1.Programa PASCO

Interface 850 universal Interface o interface USB link

Figura.4.2.Interface USB link

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

Sensor de sonido

Figura.4.3. sensor de sonido Diapasón

Figura.4.4. diapasón

tubo de resonancia

Figura.4.5. tubo de resonanacia

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

Generador de ondas

Figura.4.6.generador de ondas

Parlante Open Speacker

Figura.4.8. Parlante Open Speacker

cables

Figura.4.9.cables

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

5. FUNDAMENTO TEORICO6. PROCEDIMIENTO

6.1) Determinación de la velocidad del sonido:

Reconozca los equipos y realice el montaje de la figura 3, el equipo es alimentado por corriente AC, es decir no tiene polaridad. Antes de comenzar verifique que el selector de amplitud se encuentre al mínimo. Por defecto iniciara en 100 Hz, redúzcalo a 5 Hz y seguidamente coloque el selector de amplitud en el centro de su capacidad.Es un hecho conocido que en estas configuraciones habrá un error producido por el “efecto de borde” el cálculo nos indica que se debe incluir esto al medir la distancia:

Complete la tabla 1, utilizando el programa PASCO Capstone

Figura.6.1.programa Pasco

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

Velocidad 1Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 1,25 m (L)L'=L+0,6RL'=1,25+0,6(0,07)L'=1,29 m

λ=4L'λ=4(1,295)λ=5,16m

Cálculo de la velocidad del sonido (V_sonido) a 1,25 m (L)

V=λ.fV=5,162 x 71V=366.36 m/s

Velocidad 2Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 1,15 m (L)

L'=L+0,6RL'=1,15+0,6(0,07)L'=1,19m

λ=4L'λ=4(1,19)λ=4,76 m

Cálculo de la velocidad del sonido (V_sonido) a 1,15 m (L)

V=λ.fV= 4,76x 75.3

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

V= 358.428m/s

Velocidad 3Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 1.05 m (L)

L'=L+0,6RL'=1.05+0,6(0,07)L'=1.092m

λ=4L'λ=4(1.092)λ=4.368m

Cálculo de la velocidad del sonido (V_sonido) a 1.05 m (L)

V=λ.fV=4.368 x 79.3HzV= 346.38m/s

Velocidad 4Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 0,95 m (L)

L'=L+0,6RL'=0.95+0,6(0,07)L'=0.992m

λ=4L'λ=4(0.992)λ=3.96 m

Cálculo de la velocidad del sonido (V_sonido) a 0,95 m (L)

V=λ.f

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LABORATORIO N 6 PÁGINA 9 / 36

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

V=3,96 x 82.3V=326.56m/s

Velocidad 5Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 0,85 m (L)

L'=L+0,6RL'=0,85+0,6(0,07)L'=0,892 m

λ=4L'λ=4(0,892)λ=3,56 m

Cálculo de la velocidad del sonido (V_sonido) a 0,85 m (L)

V=λ.fV=3,56 x 87.3V=311.486 m/s

Velocidad 6Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 0,75 m (L)

L'=L+0,6RL'=0,75+0,6(0,07)L'=0,792 m

λ=4L'λ=4(0.792)λ=3.168

Cálculo de la velocidad del sonido (V_sonido) a 0,75 m (L)

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LABORATORIO N 6 PÁGINA 10 / 36

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

V=λ.fV=3.168 x 92.3V=292.40 m/sVelocidad 7Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 0,65 m (L)

L'=L+0,6RL'=0,65+0,6(0,07)L'=0,692 m

λ=4L'λ=4(0,5905)λ=2.768m

Cálculo de la velocidad del sonido (V_sonido) a 0,65 m (L)

V=λ.fV=2.768x 97.3V=269,32 m/s

Velocidad 8Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 0,55 m (L)

L'=L+0,6RL'=0,55+0,6(0,07)L'=0,529 m

λ=4L'λ=4(0,529)λ=2.368m

Cálculo de la velocidad del sonido (V_sonido) a 0,55m (L)

V=λ.f

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

V=2.368x 106.3V=251.718m/s

Cálculo del promedio de la velocidad del sonido experimental (V sonido experimental)

V sonido experimental=∑ V

8

V sonido experimental=2572,56

8

V sonido experimental=321.57m /s

Cálculo de la velocidad del sonido teórica (V sonido teórica)

V sonido teórica=V o+0,61(T )

V sonido teórica=331+0,61(23 ° )

V sonido teórica=344.42m /s

Cálculo de error porcentual (%)

E%=¿¿

E%=|344.42−321.57|

344.42x 100 %

E%=6.63 %

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

TABLA 6.1 tubo cerrado de longitud variable

L(m) λ(m) F(Hz) Vsonido (m/s)

1.25 5.16 71 366.361.15 4,76 75.3 358.421.05 4.36 73.3 396.300.95 3.96 82.3 326.560.85 3.56 87.3 311.480.75 3,16 92.3 292.400.65 2,76 97.3 269.320.55 2,36 106.3 251.72

Temperatura Ambiente 22 °C

Velocidad del sonido Experimental 321.57 m/s

Velocidad del sonido teórica 344.42 m/s

Error porcentual

6.63 %

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

TUBO CERRADO DE FRECUENCIA VARIABLE

Cálculos de la Tabla 2Velocidad 1Cálculo de la Resonancia (L’) a 1,20 m (L)

L'=L+0,6 R

L'=1,20+0,6 (0,07)

L'=1,242m

Cálculo de la longitud de onda (λ) con resonancia (λ /4)

λ /4=L'λ /4=1,242λ=4,96m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) con resonancia (λ /4)

V= λ . fV=4,96 x77.0V=381.92m / s

Velocidad 2

Cálculo de la longitud de onda (λ) con resonancia (3 λ /4)

3 λ /4=L'3 λ /4=1,242λ=1,65m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) con resonancia (3 λ /4)

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

V= λ . fV=1,65 x 214V=353.1m / s

Velocidad 3Cálculo de la longitud de onda (λ) con resonancia (5 λ /4)

5 λ /4=L'5 λ /4=1,242λ=0,99m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) con resonancia (5 λ /4)

V= λ . fV=0,99x 344V=340.56m /s

Velocidad 4Cálculo de la longitud de onda (λ) con resonancia (7 λ /4)

7 λ /4=L'7 λ /4=1,242λ=0,709m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) con resonancia (7 λ /4)

V= λ . fV=0,709x 475V=336.77m /s

Velocidad 5Cálculo de la longitud de onda (λ) con resonancia (9 λ /4)

9 λ /4=L'9 λ /4=1,242λ=0,552m

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LABORATORIO N 6 PÁGINA 15 / 36

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) con resonancia (9 λ /4)

V= λ . fV=0,552x 621V=342.79m/ s

Cálculo del promedio de la velocidad del sonido experimental (V sonido experimental)

V sonido experimental=∑ V

5

V sonido experimental=1755.14

5

V sonido experimental=351.028m /s

Cálculo de la velocidad del sonido teórica (V sonido teórica)

V sonido teórica=V o+0,61(T )

V sonido teórica=331+0,61(22 °)

V sonido teórica=344,42m /s

Cálculo de error porcentual (%)

E%=¿¿

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LABORATORIO N 6 PÁGINA 16 / 36

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

E%=|344.42−351.028|

344.42x100 %

E%=1.91 %

TABLA 6.2 Tubo cerrado en frecuencia variable

Longitud del tubo cerrado: 1,20 m

Resonancia λ (m) f (Hz) V sonido(m /s)λ /4=¿ 4,96 77.0 381.92

3 λ /4=¿ 1,65 214.0 353.15 λ /4=¿ 0,876 344.0 340.567 λ /4=¿ 0,626 475 336.779 λ /4=¿ 0,487 621 342.79

Velocidad del sonido experimental

351.028 m/s

Error porcentual1.91 %

Complete las tablas 3 y 4 tomado como precedente lo realizado en las tablas 1 y 2. Convertir el tubo cerrado en tubo abierto.

TUBO ABIERTO DE LONGITUD VARIABLEVelocidad 1Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 2,15 m (L)

L'=L+0,6 R

L'=2,15+0,6 (0,07)

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LABORATORIO N 6 PÁGINA 17 / 36

TEMA :

VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

L'=2,192m

λ=2 L'

λ=2(2,192)λ=4,38m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) a 2,05 m (L)

V= λ . fV=4,38 x72V=315.36m /s

Velocidad 2Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 2.05 m (L)

L'=L+0,6 R

L'=2,05+0,6 (0,07)

L'=2,092m

λ=2 L'

λ=2(2,092)λ=4,18m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) a 2.05 m (L)

V= λ . fV=4,18 x74V=309.32m / s

Velocidad 3Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 1,95 m (L)

L'=L+0,6 R

L'=1,95+0,6 (0,07)

L'=1,992m

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TEMA :

VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

λ=2 L'

λ=2(1,992)λ=3,984m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) a 1,95 m (L)

V= λ . fV=3,94 x79V=314.42m / s

Velocidad 4Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 1,85 m (L)

L'=L+0,6 R

L'=1,85+0,6 (0,07)

L'=1,892m

λ=2 L'

λ=2(1,892)λ=3,78m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) a 1,85 m (L)

V= λ . fV=3,78x 82V=309.96m /s

Velocidad 5Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 1,75 m (L)

L'=L+0,6 R

L'=1,75+0,6 (0,07)

L'=1,792m

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LABORATORIO N 6 PÁGINA 19 / 36

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

λ=2 L'

λ=2(1,792)λ=3,58m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) a 1,75 m (L)

V= λ . fV=3,58x 87V=311.46m /s

Velocidad 6Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 1,65 m (L)

L'=L+0,6 R

L'=1,65+0,6 (0,07)

L'=1,692m

λ=2 L'

λ=2(1,645)λ=3,38m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) a 1,65 m (L)

V= λ . fV=3,38x 95V=321.1m / s

Velocidad 7Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 1,55 m (L)

L'=L+0,6 R

L'=1,55+0,6 (0,07)

L'=1,592m

Page 20: laboratorio 6 fisica

LABORATORIO N 6 PÁGINA 20 / 36

TEMA :

VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

λ=2 L'

λ=2(1,545)λ=3,18m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) a 1,55 m (L)

V= λ . fV=3,18x 99V=314.82m / s

Velocidad 8Cálculo de la Resonancia (L’) y longitud de onda (λ) a 1,45 m (L)

L'=L+0,6 R

L'=1,45+0,6 (0,07)

L'=1,492m

λ=2 L'

λ=2(1,492)λ=2.98m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) a 1,55 m (L)

V= λ . fV=2.98x 104V=309.92m / s

Cálculo del promedio de la velocidad del sonido experimental (V sonido experimental)

V sonido experimental=∑ V

8

Page 21: laboratorio 6 fisica

LABORATORIO N 6 PÁGINA 21 / 36

TEMA :

VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

V sonido experimental=2500.36

8

V sonido experimental=312.545m /s

Cálculo de la velocidad del sonido teórica (V sonido teórica)

V sonido teórica=V o+0,61(T )

V sonido teórica=331+0,61(22 °)

V sonido teórica=344.42m /s

Cálculo de error porcentual (%)E%=¿¿

E%=|344.42−332.992|

344.42x100 %

E%=3.31 %

TABLA 6.3. Tubo abierto de longitud variable.

L(m) λ (m) f (Hz) V sonido(m /s)2.15 4,38 72.0 315.362.05 4,18 74.5 309.321.95 3,98 79.4 314.421.85 3,78 82.8 309.961.75 3,58 87.2 311.461.65 3,38 95.6 321.11.55 3,18 99.8 314.821.45 2,98 104.2 309.92

Velocidad del sonidoExperimental

332,992 m/s

Page 22: laboratorio 6 fisica

LABORATORIO N 6 PÁGINA 22 / 36

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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

Error porcentual3.31 %

TUBO ABIERTO DE FRECUENCIA VARIABLE

Cálculos tabla 4TUBO ABIERTO DE FRECUENCIA VARIABLE

Velocidad 1Cálculo de la Resonancia (L’) a 2,10 m (L)

L'=L+0,6 R

L'=2,10+0,6 (0,07)

L'=2,142m

Cálculo de la longitud de onda (λ) con resonancia (λ /2)

λ /2=L'λ /2=2,142λ=4,28m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) con resonancia (λ /2)

V= λ . fV=4,28 x79V=338.12m / s

Velocidad 2Cálculo de la longitud de onda (λ) con resonancia (λ)

λ=L'

Page 23: laboratorio 6 fisica

LABORATORIO N 6 PÁGINA 23 / 36

TEMA :

VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

λ=2.142λ=2,142m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) con resonancia (λ)

V= λ . fV=2,142x 152.3V=326,22m / s

Velocidad 3Cálculo de la longitud de onda (λ) con resonancia (3 λ /2)

3 λ /2=L'3 λ /2=2,142λ=1,428m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) con resonancia (3 λ /2)

V= λ . fV=1,428 x 225.4V=321.87m /s

Velocidad 3Cálculo de la longitud de onda (λ) con resonancia (2 λ)

2 λ=L'2 λ=2,142λ=1,071m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) con resonancia (2 λ)

V= λ . fV=1,071 x 310.5V=332.54m /s

Velocidad 4Cálculo de la longitud de onda (λ) con resonancia (5 λ /2)

Page 24: laboratorio 6 fisica

LABORATORIO N 6 PÁGINA 24 / 36

TEMA :

VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

5 λ /2=L'5 λ /2=2,142λ=0,856m

Cálculo de la velocidad del sonido (V sonido) con resonancia (5 λ /2)

V= λ . fV=0,856 x390.8V=334.52m / s

Cálculo del promedio de la velocidad del sonido experimental (V sonido experimental)

V sonido experimental=∑ V

5

V sonido experimental=1635.27

5

V sonido experimental=330.65m /s

Cálculo de la velocidad del sonido teórica (V sonido teórica)

V sonido teórica=V o+0,61(T )

V sonido teórica=331+0,61(22 °)

V sonido teórica=344.42m /s

Cálculo de error porcentual (%)

E%=¿¿

E%=|344.42−330.65|

344.42x100 %

E%=3.99 %

Page 25: laboratorio 6 fisica

LABORATORIO N 6 PÁGINA 25 / 36

TEMA :

VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

TABLA 6.4 Tubo abierto de frecuencia variable.

Longitud del tubo abierto: 2,10 m

Resonancia λ (m) f (Hz) V sonido(m /s)λ /2=¿ 4,28 79.0 338.12λ=¿ 2,142 152.3 326.22

3 λ /2=¿ 1,428 225.4 321.872 λ=¿ 1,071 310.5 332.54

5 λ /2=¿ 0,838 390,8 334.52

Velocidad del sonidoexperimental

330.65 m/s

Error porcentual3.99 %

6.2) Determinación de la frecuencia para un diapasón:

Siguiendo los pasos dados en 1 y con el mismo montaje ahora determinará la frecuencia de un diapasón “problema”, utilice la velocidad del sonido promedio hallada en 1 para tal fin. Llene la tabla 5 y determine la frecuencia desconocida.

TUBO CERRADO CON DIAPASÓNCálculos de la Tabla 5

Cálculo de la Resonancia (L’) a 0,152 m (L)

L'=L+0,6 R

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LABORATORIO N 6 PÁGINA 26 / 36

TEMA :

VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE SEMESTRE I

GRUPO F

L'=0,152+0,6 (0,03)L'=0.17m

Cálculo de la longitud de onda (λx) con resonancia (λ /4)

λ /4=L'λ /4=0,17λ=0.68m

Cálculo de la frecuencia (f experimental) con velocidad de sonido (V 1=308,13)

V= λ . f344.42=0,68x ff=506.5Hz

Cálculo de error porcentual (%)

E%=¿¿

E%=|512−506.5|

512x100 %

E%=1.07 %

TABLA 6.5 Tubo cerrado con diapasónResonancia Longitud de onda λx f experimental(Hz)

λ /4=¿ 0,68 506.5

Longitud de onda promedio0,68 m

Frecuencia del diapasón experimental promedio506.5 Hz

Frecuencia del diapasón teórica512 Hz

Error porcentual1.07 %

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7. CUESTIONARIOUsando el proceso de determinación de la velocidad del sonido responda:

1) De las tablas 1 y 4 determina el valor promedio de la velocidad del sonido en el laboratorio. ¿Qué factores influyen para que haya una variación con el valor teórico de 342 m/s? Explica.

Los factores que influyen en la variación de la velocidad experimental respecto a la velocidad teórica son la velocidad del sonido en el aire a 0° C y la temperatura de ambiente.

V 1 promedio experimental=321.57m / sV 4 promedioexperimental=330.65m /s

V teórica=344.42m /s2) ¿A una temperatura de 20 °C ¿Cuál es la frecuencia del tono fundamental en un tubo

cerrado de 1m de longitud? Velocidad teorica =343.2Distancia 1 m

V=V O+0,61(T )V=331+0,61(20 °C )

V=343,2m / s

f=V / 4 L

f=343,24 (1)

f=85,8Hz

3) ¿De los ensayos que has efectuado en este experimento se puede deducir que la velocidad del sonido en el aire depende ya sea de la frecuencia o de la longitud de onda de las ondas producidas por el parlante?, explique su respuesta. Si no es así, de que factores depende. Explique

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Sí, depende de la frecuencia y longitud de onda de las ondas sonoras, por la siguiente fórmula:V sonido=λ . f

Pero además depende también de la velocidad del sonido en el aire teórica 331 m/s a 0° C y de la temperatura de ambiente, por la siguiente fórmula:

V=V o+0,61(T )

4) De tus resultados ¿Qué valor obtendrías para V s a 0,5 °C?

V s=V o+0,61(T )V s=331+0,61(0,5 ° C)V s=331,305m /s

Usando el proceso de determinación de la frecuencia para un diapasón responda:

5) Si la temperatura del aire en el tubo de resonancia fuese 70 °C ¿Qué frecuencia de diapasón sería requerida para producir resonancia en las mismas condiciones que encontraste en este experimento para el diapasón?

V=V o+0,61(T )V=469,424+0,61(70 °C)

V=512,124m /s

V= λ . f512,124=0,6564 x ff=780,20Hz

6) ¿La velocidad del sonido depende de la presión atmosférica?

Sí, depende de la presión atmosférica según la siguiente fórmula:

V=√ 1,40.Pρ

8. PROBLEMAS• Dos personas están platicando a un distancia de 3.0 m de donde está usted, y usted está midiendo la intensidad del sonido como 1.1 x 10-7 W/m2. Otro estudiante se encuentra a una distancia de 4.0 m de los que hablan. Que intensidad de sonido mide el otro estudiante?

Datos:Yo: 3.0 1.1 x 10-7

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Distancia: 3.0m 4.0 x intensidad: 1.1 x 10-7 W/m2

Otra persona: 4.0 x 1.1 x10-7 / 3.0 = 1.4 x 10-7 W/m2

Distancia: 4.0m intensidad: x W/m2

• Aunque sean agradables, los conciertos de rock pueden dañar oído de la gente. En la primera fila de un concierto de rock, a 5.00m del sistema del sonido, la intensidad de sonido es de 145.0 dB. ¿Qué tan lejos debería usted sentarse para que la intensidad de sonido baje al nivel seguro recomendado de 90.0 dB?

Datos:1ra Fila:Distancia: 5.00m 5.00 145.0 intensidad: 145.0 dB x 90.0 Distancia 2: x 5.00 x 90.0 / 145.0 = 3.10 m intensidad 2: 90.0 dB

9. OBSERVACIONES.

En la tabla 6.5 no sacamos las frecuencias experimentales pues solo tomamos 1 una frecuencia y esta Se realizó varios cálculos que cuyo resultado se encuentra en sus respectivas tablas Tratamos de reducir decimales para mayor rapidez al desarrollar los cálculosNo introducimos ninguna grafica del programa pasco captone

Se trabajó con la mitad de la amplitud en la configuración del generador de ondas.Se observó que el pico más alto es la referencia de la frecuencia más óptima a trabajar en este laboratorio.Se presenció bastante ruido dentro del laboratorio debido al mal uso del generador de ondas por el aumento de la amplitud.(recomendar que nadie trajo tapones para el oído)

Para hallar la frecuencia experimental del diapasón se trabajó con una sola longitud de onda.

10. CONCLUSIONES.

En la tabla 6.1 tubo cerrado de longitud variable nos muestra un error de 6.63 %Y también mediante fórmulas resulto una velocidad del sonido experimental de 321,57m/s comparando con nuestra velocidad del sonido teórica que es 344.42m/s

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A partir de la tabla 6.2 tubo cerrado en frecuencia variable muestra un error de 1.91% con una velocidad promedio de 351.028m/s

En consecuencia para nuestra tabla 6.3 tubo abierto en longitud variable muestra un error de 3,31% esto indica que obtuvimos valores cercanos al valore teórico por lo tanto resulto optimo nuestro experimento

En conclusión en nuestra tabla 6.4 para un tubo abierto de frecuencia variable resulto un error de 3.99% y una velocidad promedio de 33.65m/s por lo tanto las mediciones son correctas y optimas

Para la determinación de la frecuencia para un diapasón nos muestra un error de 1.07%lo cual es optimo

Se logró medir experimentalmente la longitud de onda en una columna cerrada y abierta de resonancia de aire el cual se obtuvo un margen de error mínimo al 5% , lo que permitió que los cálculos realizados tengan un buen logro

Se determinó la velocidad de sonido en el aire, con los componentes de Pasco capstone se realizó buena toma de datos y análisis grafico

Se verificó que se puede determinar las distancias de una onda con la ayuda de un diapasón de frecuenciaSe pudo calibrar un diapasón de frecuencia conocidaSe concluye que se midió correctamente la longitud de onda en una columna cerrada y abierta corroborando con los errores de cada tabla También se determinó la velocidad en el aire unos muestro diferentes medidas a la cual casi todos tenían relación por lo tanto se llevó bien el laboratorio en claseTambién calibramos el diapasón en una frecuencia conocida de 512 Hz

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