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UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

ONDAS SONORAS: VELOCIDAD DEL SONIDO Polución

Guías de Prácticas de Laboratorio

Codificación: LAF-G-211 Número de Revisión No.: Páginas: 0 6 Fecha Emisión: 07/11/30

Laboratorio de: Física Calor y Ondas Titulo de la Práctica de Laboratorio: ONDAS SONORAS: VELOCIDAD DEL SONIDO

Elaborado por:

Revisado por:

Comité de Departamento

ANGEL M. CHAPARRO C. ANGEL CHAPARRO Docente T.C Departamento de Física PEDRO JULIO REYES T.

Aprobado por:

SANDRA M. MEDINA A. Docente encargada Laboratório de Física JAIRO BAUTISTA MESA Director Departamento de Física Departamento de Física. Tel: 6 500 000 ext 1523 fí[email protected] www.umng.edu.co

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ONDAS SONORAS: VELOCIDAD DEL SONIDO Control de Cambios Razones del Cambio Guía de práctica de laboratorio inicial Porcentajes de Evaluación Evaluación y contenidos

Cambio a la Revisión # 0

Fecha de emisión 30/11/07

1

30/06/10 15/06/12

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ONDAS SONORAS: VELOCIDAD DEL SONIDO 1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: Departamento de Física 2. PROGRAMA: Ingeniería 3. ASIGNATURA: Laboratorio de Física II (Calor y Ondas ) 4. SEMESTRE: Tercero 5. OBJETIVOS:  Medir la velocidad del sonido en el aire  Observar la resonancia de un tubo semiabierto(un extremo cerrado y el otro abierto) con una fuente de sonido  Comprobar que la longitud de onda es inversamente con la frecuencia 6. COMPETENCIAS A DESARROLLAR  Que el estudiante aplique el conocimiento teórico de la física en la realización e interpretación de modelos experimentales.  Construir y desarrollar argumentaciones validas, identificando hipótesis y conclusiones.  Que el estudiante construya y desarrolle argumentos validos que le permitan entender la importancia del movimiento ondulatorio.  Demostrar destrezas experimentales y métodos adecuados de trabajo en el laboratorio.  Utilizar software aplicativo para el procesamiento simulación y control de datos experimentales.  Comunicar conceptos y resultados científicos en lenguaje oral y escrito. 7. MARCO TEORICO: Conceptos previos. Ondas sonoras. Modelo de ondas sonoras armónicas estacionarias producidas en un tubo semiabierto (cerrado en un extremo y abierto en el otro. Frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación de una onda sonora armónica.  ¿Qué es una onda sonora?  ¿Cuál es la relación entre la frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación del sonido? El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 3 de 7

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ONDAS SONORAS: VELOCIDAD DEL SONIDO ¿Cómo es la relación entre la velocidad del sonido en un medio y las características del mismo? ¿La velocidad del sonido en el aire depende de la presión, temperatura densidad? ¿Qué es resonancia? Si se fija la frecuencia del sonido, ¿Qué longitudes del tubo presentaran resonancia? ¿Cuál es la relación entre la longitud de onda y la distancia entre dos resonancias consecutivas? Deducir para un tubo semiabierto la forma de las ondas estacionarias permitidas y dibujar los primeros modos de vibración.

Grafica: Physics for Scientiss.Engineers.R.Serway. 3 a Ed. Mostrar que los modos de vibración en una columna de aire (tubo semiabierto) solo están presentes los armónicos impares dados por la relación Fn =n v/4L

y λn =4L/n

con (n = 1,3,5,7……..)

Se recomienda lectura El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 4 de 7

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ONDAS SONORAS: VELOCIDAD DEL SONIDO Lectura Capitulo 14 (Sección 14.5 y ejemplo 14.5). Física. Vol. 1 SERWAYJEWET Tercera Edición. Lectura Capitulo 16 (Sección 16.4-16.5) Física. Vol. 1 SEARS ZEMANSKY. Undécima Edición

8. MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O EQUIPOS:  Tubo de vidrio lleno de agua con un sistema que permita su llenado y desalojo del agua  Generador de ondas o diapasones con diferentes frecuencias  Parlantes  regla 9. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZAR : Tener cuidado con el tubo de vidrio es muy frágil y puede romperse. 10. CAMPO DE APLICACIÓN: En todos los sistemas de comunicación, las ondas sonoras tienen un amplio campo de aplicación.

11. PROCEDIMIENTO, METODO O ACTIVIDADES: En este experimento se utiliza un tubo vertical, abierto por el extremo superior donde se colocara el parlante o diapasón vibrando a una frecuencia determinada. El extremo cerrado es la superficie del agua que se puede subir y bajar para variar la longitud del tubo y así encontrar los diferentes estados resonantes (Puntos de máxima amplificación del sonido)  Mida la distancia entre cada par de marcas sucesivas y halle su promedio. Con esta información halle la longitud de onda y con el valor de la frecuencia de la señal calcule la velocidad del sonido.  Repita el procedimiento con otros diapasones con diferente frecuencia y realizando el mismo proceso anterior, calcule la velocidad del sonido para cada frecuencia  Halle el promedio de velocidad del sonido calculado y su desviación estadística El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 5 de 7

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ONDAS SONORAS: VELOCIDAD DEL SONIDO Averigüe la temperatura en el laboratorio y calcule la velocidad del sonido teórica y compare con el valor experimental ¿Por qué la distancia promedio entre diferentes estados sucesivos de resonancia se puede relacionar con la longitud de onda de resonancia? ¿El estado de resonancia o de máxima amplificación del sonido corresponde a un nodo o un antitodo? ¿Qué conclusiones podemos deducir de la práctica?

12. RESULTADOS ESPERADOS: Análisis cualitativo Sin necesidad de tomar datos, acerque la fuente de sonido a pocos centímetros del extremo superior del tubo y variando la profundidad del agua detecte los diferentes estados de resonancia, que son puntos donde el sonido se amplifica. ¿Porque sucede esto? Utilice argumentos físicos para justificar su respuesta. Repita el proceso anterior para frecuencias más altas. ¿Porque para frecuencias más altas se encuentran más estados de resonancia? Análisis Cuantitativo Seleccione en la fuente de sonido una frecuencia determinada ejemplo 1 kHz. Colocando el parlante o el diapasón cerca del tubo, baje lentamente el nivel del agua hasta encontrar la primera resonancia (Amplificación del sonido). Determine con cuidado el punto de máxima amplitud y márquelo sobre el tubo. Siga bajando el nivel del agua hasta encontrar la segunda resonancia y márquela y así sucesivamente bajando el nivel del agua detecte cuidadosamente todos los estados de resonancia Mida la distancia entre cada par de marcas sucesivas y halle su promedio. Con esta información halle la longitud de onda y con el valor de la frecuencia de la señal calcule la velocidad del sonido. 13. CRITERO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA Cada práctica se evaluará de la siguiente forma:

20%

Presentación escrita del marco teórico de la práctica a desarrollar que incluye: portada, objetivos, desarrollo del marco teórico, procedimiento, bibliografía y webgrafía; y/o quiz.

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ONDAS SONORAS: VELOCIDAD DEL SONIDO 80%

Presentación escrita del informe de la práctica totalmente desarrollado, con adecuada ortografía y redacción que incluya: toma de datos, representación gráfica de los datos (tablas, graficas), análisis e interpretación de los datos y conclusiones.

Nota: Cada práctica se evaluará en la escala de calificación de cero a cinco y la no asistencia del estudiante a la práctica implicará una nota de cero. La nota del corte del laboratorio corresponde al promedio de las notas de las prácticas que incluye la nota de la evaluación final en cada corte. 14. BIBLIOGRAFIA: 

SERWAY Raymond, Jewett John. Física para ciencias e ingeniería. Volumen 1. Thomson editores, sexta edición. 2005.

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SEARS, Zemansky, Young. Física universitaria, Volumen 1. Pearson, Addison Wesley. Undécima edición. 2004.

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LEA Susan. Física, la naturaleza de las cosas. Volumen 1. Internacional, Thomson editores, 1999.

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LANE Resse Ronald. Física universitaria, Volumen 1. Thomson editores. 2002.

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