SONIDO

CANAVIRI ROCHA KATHLEEN E. GARCIA ZAPATA MARIBEL GUZMAN SANCHEZ FRANZ E.

Turno martes 12:45-14:15- Lab. Física II- Universidad Mayor de San Simón

RESUMEN

Por medio de este laboratorio se pudo medir la velocidad del sonido en el aire y observar el

fenómeno de resonancia en ondas de sonido, de igual forma se analizo otro estado y las

características de ondas estacionarias. Se logro demostrar que cuando dos ondas viajan en

direcciones opuestas y se interfieren producen ondas estacionarias, estas ondas se pueden

producir por la reflexión de una onda en el punto o superficie donde hay un cambio de un

medio de propagación.

También con los datos obtenidos de los diferentes sonidos, se determino la frecuencia con

la que podría estar los diferentes equipos de sonido.

INTRODUCCION

Una segunda característica del sonido es su amplitud. Esta amplitud es una presión que

puede estar por encima o debajo de la presión media en el ambiente. La amplitud de un

sonido está estrechamente relacionada con su intensidad.

Figura 1: Sensor micrófono

Las ondas sonoras perturban el medio en que viajan, es decir, el aire en nuestro caso. Estas

perturbaciones se traducen en variaciones de presión en el aire. El micrófono detecta estas

variaciones de presión y las comunica, mediante la interfaz, a la computadora. La gráfica

que se ve a continuación muestra una onda sonora detectada por el micrófono (Figura 2).

Diafragma

No existe variación de presión

Variación detectada por el diafragma

Figura 2: Onda sonora detectada por el sensor micrófono

La Figura 2 muestra una onda armónica con la amplitud y período definidos. Este tipo de

onda es producida, por ejemplo, por un diapasón y una caja de resonancia. A partir de la

gráfica se puede obtener el período de la onda y en consecuencia su frecuencia. Además se

puede trabajar con más de una fuente al mismo tiempo y observar la superposición de

ondas sonoras. Cuando dos ondas acústicas se traslapan, las variaciones de presión de aire

se combinan para formar una sola onda acústica. Para las ondas acústicas, esta

combinación es aditiva. El sonido sigue este principio de la superposición lineal.

Velocidad del sonido en el aire.

Entre la velocidad de propagación v de una onda, su longitud de onda, y su frecuencia f

existe la relación

fλV (1)

De modo que, si somos capaces de medir y f, podremos calcular la velocidad de

propagación V.

Las ondas sonoras son ondas mecánicas longitudinales, que pueden propagarse en los

medios materiales (sólidos, líquidos y gases). Si el medio en que se propaga la onda sonora

es un gas, tal como el aire, la velocidad de propagación viene dada por

ρ

βV (2)

Siendo β el módulo de compresibilidad del medio y ρ su densidad.

Periodo

2· Amplitud

Si admitimos que las transformaciones que acompañan a la propagación del sonido en el

aire (es decir, las compresiones y enrarecimientos) tienen carácter adiabático (ya que son

muy rápidas) y que el aire se comporta como un gas ideal, entonces podremos escribir

Pγβ (3)

Donde es el llamado coeficiente adiabático y representa el cociente entre los calores

molares a presión y a volumen constante ( = Cp/Cv) y P es la presión del gas (la presión

atmosférica)

Sustituyendo la expresión (3) en la (2) y utilizando la ecuación de estado del gas ideal (pV

= nRT) obtenemos

M

RTγV (4)

Donde R es la constante universal de los gases, M es la masa molecular del gas (la masa

molecular media del aire es 28,9 g/mol) y T su temperatura absoluta.

Conocida la velocidad v del sonido en el aire a la temperatura ambiente T(K), podemos

calcular el valor de la velocidad vo a 0 ºC, utilizando dos veces la expresión anterior y

dividiendo miembro a miembro. Obtenemos entonces:

T

TVV 0

0 (5)

OBJETIVOS

Encontrar la frecuencia de distintas fuentes sonoras: diapasones, voz humana,

celulares, etc.

Estudiar cualitativa y cuantitativamente el fenómeno de superposición de ondas

sonoras.

Obtener la velocidad del sonido en el aire.

EQUIPOS Y MATERIALES

Sensor de sonido vernier

Tubo largo

Diapasones

Cajas de resonancia

Regla o flexometro

Fuentes de sonido

Martillo de goma

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Medición de frecuencias

Conectar el micrófono a la interfaz de esta a la computadora.

Acoplar los diapasones en las cajas de resonancia

Después de haber realizado las conexiones correspondientes, abrir el programa

LoggerPro, la ventana mostrara la medida de la presión en unidades arbitrarias o

amplitud relativa

Con el martillo de goma, el diapasón y la caja de resonancia, producir el sonido y

adquirir la señal con el sensor micrófono

Repetir el paso anterior para otras fuentes de sonido

Superposición de ondas sonoras

Colocar el sensor micrófono entre dos cajas de resonancia con los diapasones 1 y 2

Producir ondas sonoras con el diapasón 1, y registrar los datos para encontrar la

frecuencia angular la amplitud y el ángulo de desfase

Grabar el perfil de la onda armónica producida con el diapasón 1

Producir ondas sonoras con el diapasón 2 y registrar los datos para encontrar la

frecuencia angulas la amplitud y el ángulo de desfase

Grabar el perfil de la onda armónica producida por el diapasón 2

De manera seguida, producir ondas sonoras con los diapasones 1 y 2 y registrar la

onda resultante

Figura 4: Superposición de Ondas Sonoras

Determinación de la velocidad del sonido en el aire

Colocar el sensor micrófono en la abertura del tubo hueco

Activar el disparador del programa LoggerPro. Seguir las instrucciones del docente

Dar un chasquido cerca de la abertura del tubo, e iniciara la adquisición de datos

Con el grafico conseguido determinar el tiempo de viaje de ida y de vuelta de la

onda sonora

Figura 7: Determinación del tiempo de viaje de la onda sonora (sonido chasquido)

RESULTADOS: Medición de frecuencias (cálculos ver apéndice)

P = 1,249* Sen(2733*t + 0,97)

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

-20 0 20 40 60 80 100

P

T

Superposición de ondas sonoras (cálculos ver apéndice)

P = 1,245* Sen(3306,94*t + 1,0491)

GRAFICA DE P= P1 + P2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6

P

T

-3

-2

-1

0

1

2

3

0 10 20 30 40 50 60

VELOCIDAD DEL SONIDO

Velocidad del sonido en el aire (cálculos ver apéndice)

DISCUSIÓN

Debido a la rapidez de las compresiones y descompresiones de las ondas del sonido dentro

del tubo se puede considerar que existe un proceso adiabático,

CONCLUSIÓN

En un tubo abierto y cerrado en el otro extremo, la longitud de la onda va disminuyendo,

cuando se le aumenta la frecuencia del sonido.

* Sabemos claro si nosotros hacemos disminuir la frecuencia del sonido, hace que esto

tiende poco a poco a perder resonancia en el tubo y disminuya por completo el sonido,

obviamente la velocidad va disminuir

BIBLIOGRAFIA:

Guía de laboratorio de física II fcyt universidad san simón

Apuntes de Clase

Vs = (325,5400 ±4,25)(m/s) ; 1,30%

APENDICE

Presion sonora

1,249

Calculo del periodo

∆T=tf- to ∆T= 0,0112-0,0089=0,0023 [s] f = 1/P=435 [hrz] w = 2733 [rad/s]

to= 0 Po

Po=1,033 Calculo de Ø Ø= 0,97386

P = 1,249* Sen(2733*t + 0,97)

Presion sonora

1,249

Calculo del periodo

∆T=tf- to ∆T= 0,0112-0,0089=0,0019 [s] f = 1/P=526,32 [hrz] w = 3306,94 [rad/s]

to= 0 Po

Po=1,245 Calculo de Ø Ø= 1,0491

P = 1,245* Sen(3306,94*t + 1,0491)

CALCULO DE SONIDOS DE LOS COMPAÑEROS DE CLASE

AMIGO

Calculo del periodo

A = 0,496 ∆T=tf- to ∆T= 0,0211-0,0099=0,0112 [s] f = 1/P= 89,29 [hrz] w = 560,99 [rad/s]

AMIGA

Calculo del periodo

A = 0,283 ∆T=tf- to ∆T= 0,0111-0,0066=0,0045 [s] f = 1/P= 222,22 [hrz] w = 1396,26 [rad/s]

Velocidad del sonido en el aire

L= (1.058 ±0.01)

∆t = 0, 0065

v= 2L/∆t

v= 325, 54 [m/s]

f = 153, 84 [hrz]

Calculo de sonido del chasquido Calculo del periodo

A = 0,496 ∆T=tf- to ∆T= 0,0154-0,0018=0,0136 [s] f = 1/P= 73,73 [hrz] w = 462 [rad/s]

Vs = (325,5400 ±4,25)(m/s) ; 1,30%