Columnas de Aire
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5/26/2018 Columnas de Aire
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Universidad de Costa Rica Informe de Laboratorio #4
Escuela de Fsica Estudiantes:
Laboratorio Fsica General II FS-0311
Asistente: Joshua Castro
Fecha: 13 de Setiembre de 2012
Columnas de aire resonantes en tubos abiertos y cerrados.
Tabla 1: Frecuencias Resonantes
Frecuencia
f (Hz)
Razn de frecuencias
Fn+1/f0
Frecuencia
f (Hz)
Razn de frecuencias
Fn+1/f0
371 1.00 370 1.00
561 1.51 528 1.43
751 2.02 665 1.80
939 2.53 866 2.34
1130 3.05 1095 2.96
1325 3.57
En esta tabla se ven los resultados de encontrar los mximos en un tubo abierto y cerrado variando la
frecuencia de la onda.
Tabla 2: Posicin del Micrfono para Diferentes Frecuencias Resonantes
Tubo abierto Tubo cerrado
Frecuencia
f (Hz)
Mximos
Max (cm)
Mnimos
min (cm)
Frecuencia
f (Hz)
Mximos
Max (cm)
Mnimos
min (cm)
700
5 16
700
15.5 5
23.5 41 45 30
51 65.7 68.5 54
76
900
24.9 14
900
11.3 2.5
42 33.2 28.3 20.52
62 51.6 48 39
79.5 72 67.2 59.1
1100
3.5 12.5
1100
5.5 0
20.8 28 22 13.7
32.8 44 36 29.7
52.5 59 53.5 45.5
69.2 75 70 61
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En esta tabla se ven los resultados de encontrar los mximos en un tubo abierto y cerrado variando la
frecuencia de la onda 3 intentos y en cada frecuencia moviendo el micrfono en el interior del tubo.
Tabla 3: Determinacin de Mximos
Frecuencia
f (Hz)
Posicin del mximo
Mx (cm)
700
57
32
8
900
62
43
24
4.5
1100
18
2
28
49
En esta tabla se ven los resultados de encontrar los mximos en un tubo cerrado variando la frecuencia
de la onda 3 veces y en cada vez variando el largo del tubo usando un pistn.
Tabla 4: Determinacin de la Velocidad del Sonido
ExperimentoFrecuencia
f (Hz)
Longitud de onda
promedio (m)
Velocidad del sonido V
(m/s)
Parte B: Frecuencia 1 tubo abierto 700 0.3887 272.09
Parte B: Frecuencia 2 tubo abierto 900 0.521 468.9
Parte B: Frecuencia 3tubo abierto 1100 0.3579 393.69
Parte B: Frecuencia 1 cerrado 700 0.685 479.5
Parte B: Frecuencia 2 cerrado 900 0.387 348.3
Parte B: Frecuencia 3 cerrado 1100 0.374 411.4
Parte C: Frecuencia 1 700 0.323 226.1
Parte C: Frecuencia 2 900 0.334 300.6
Parte C: Frecuencia 3 1100 0.2425 266.75
Promedio 351.9255556
Porcentage de error 3.2%
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En esta tabla se ve un resumen de las anteriores para luego sacar una velocidad del sonido experimental
y compararla con la terica.
Clculos.
Para el clculo de la velocidad del sonido se utiliza la siguiente ecuacin:
V=*fEn donde es la longitud de onda y f es la frecuencia de la onda.
Para el clculo del porcentaje de error presente en la Tabla 4 se utiliza la siguiente frmula:
% error= (v terico-v experimental)/ v terico*100En donde v terico es el valor terico y v experimental es el valorprctico que se obtiene de las
diferentes pruebas realizadas a los diferentes tipos de material.
Anlisis de los resultados:
En la primera arte del experimentos cuando se usan tanto el tubo abierto como cerrado se nota la
diferencia de como en el tubo abierto hay que usar mayores frecuencias para poder encontrar los
mximos. Se infiere que es puesto que el tubo cerrado hace que las ondas se devuelvan ms
rpidamente como chocan con una barrera que es el final del tubo. Entonces gracias a lo anterior la
longitud de onda es menor en un tubo cerrado y los mximos se encuentran con un aumento menor en
la frecuencia en comparacin que con un tubo abierto.
Tambin se puede comprobar al ver las diferencias entre la razn de frecuencias. Como se observa en la
tabla 1, la razn de las frecuencias es mayor en el tubo abierto que en el cerrado, lo que indica que hay
un aumento mayor en la frecuencia del abierto para lograr encontrar un mximo, si lo comparamos con
el cerrado.
En la siguiente parte del experimento, lo que se hace es mantener la frecuencia constante pero ir
moviendo el micrfono para encontrar los mximos y mnimos. Lo que sucede en esta parte es que ladistancia entre mximos y mnimos disminuye cada vez ms se inserta mas dentro el micrfono en el
tubo. Aqu es donde se ve que la frmula que dice que la longitud de onda es inversamente proporcional
con la frecuencia es correcta puesto que al aumentar la frecuencia, un nmero mayor de ondas son
desplegadas por el generador lo que hace que la longitud entre las ondas sea menor.
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En la ltima parte de los experimentos se mantiene constante la posicin del micrfono y la frecuencia
pero la variable es el largo del tubo. Sucede lo mismo que en las partes anteriores. Cada vez es menor la
distancia entre mximos y mnimos y las mismas explicaciones anteriores. Comprobando de nuevo las
ecuaciones de onda.
Para la ltima tabla encontramos que el experimento fue bastante bueno puesto que la velocidad delsonido fue muy cercana a la terica a pesar de que se crea que no iba a ser un experimento muy preciso
gracias al error humano, las interacciones entre las mesas y el equipo.
Cuestionario.
Preguntas:
1. Porqu en la tabla 1 una serie es de enteros consecutivos y la otra no?Puesto que para alcanzar resonancia en un tubo abierto se necesita una cierta frecuencia, y cuando
cerramos el tubo se necesitara otra hay esta diferencia
2. Por qu no se debe tocar el tubo de resonancia con las manos u otras fuentes de calordurante el desarrollo de la prctica?
La temperatura afecta la velocidad del sonido y si se hace esto puede varia y afectar los resultados.
3. Explique en qu consiste el desarrollo de la prctica.El desarrollo de la prctica consiste en realizar mediciones de frecuencias y longitudes de onda, con
el fin de poder determinar el valor de la velocidad del sonido, compararla con la terica y comprobar
las ecuaciones de onda usadas en los problemas de fsica.
4. Explique una forma en la que puede haber que se produzca la resonancia en un tuboempleado en el laboratorio para realizar el experimento.
Lo que puede llegar a suceder es que la onda sonora que entra en el tubo se refleja en la pared y
cuando la onda que entra y la reflejada estn en una misma frecuencia el sonido se refuerza, se
logra producir una onda estacionaria en el interior del tubo.
5. Investigu en qu consiste la contaminacin snica.El exceso de ruido en lugares urbanos que causa molestia a las personas, se le llama contaminacin
puesto que es mala y se puede reducir. Hay muchas campaas que luchan por el respeto al
ambiente snico y buscan reducir el ruido que hay normalmente.
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Conclusiones
Las ecuaciones usadas en la fsica terica son correctas. Las ondas sonoras son fciles de estudiar y analizar para comprender las dems
ondas.
La exposicin a ondas sonoras con frecuencia e intensidad muy alta puede provocarefectos adversos para el ser humano.
A pesar de hacer el experimento cerca a otras fuentes de sonido no se afectanmucho los resultados.
La velocidad del sonido a temperatura ambiente es en efecto 341 m/s.
Bibliografa
Figueroa, R. Manual de Laboratorio de Fsica General II. Escuela de Fsica. Universidad de Costa Rica.
