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• Paul Eduardo Quishpe

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Universidad Central del Ecuador Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática Ingeniería Civil Física II Nombre: Paúl Quishpe

Curso: S2-P2

Tema: Velocidad del sonido en el Aire - Fundamento Conceptual

Onda Mecánica Definición

Es una perturbación que viaja por un material o sustancia que es un medio de la onda. Por ejemplo, cuando se pulsa una cuerda tensa, la perturbación provocada se propaga a lo largo de la misma en forma de un pulso ondulatorio.

Elementos

VELOCIDAD DE ONDA: Es la velocidad a la que avanza la perturbación por el medio. CRESTA: Es el punto más alto de una onda, y representa el pulso o la parte positiva de ésta. VALLE: Es el punto más bajo de una onda, y representa el pulso o parte negativa de ésta. AMPLITUD Es el desplazamiento máximo de la onda con respecto a la posición de equilibrio. LONGITUD DE LA ONDA: Es el desplazamiento máximo de la onda con respecto a la posición de equilibrio. FRECUENCIA: Es la cantidad de ondas que se propagan en cada unidad de tiempo. PERIODO: Es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente.

Factores

Amortiguación: Ocurre cuando la onda se propaga en varias direcciones. No se produce amortiguación en ondas que se propagan en una sola dirección, por ejemplo, a lo largo de un muelle o una cuerda elástica. En este caso cada punto transmite su estado de vibración a otro contiguo a él. Absorción: Con la absorción decae la intensidad del movimiento ondulatorio debido a que las moléculas del medio tienen dificultad para reproducir y transmitir la vibración. Resonancia: Algunas veces ocurre que un objeto interpuesto en el camino de propagación de una onda se pone a vibrar al recibir energía del movimiento ondulatorio. La energía absorbida produce un movimiento de vibración del objeto entero y se dice que ese objeto entra en resonancia con la onda.

Ondas longitudinales

Ondas transversales

Una onda longitudinal es aquella en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales reciben también el nombre de ondas de presión u ondas de compresión. Algunos ejemplos que de ondas longitudinales son el sonido y las ondas sísmicas de tipo P generadas en un terremoto.

Los elementos materiales de la cuerda se mueven perpendicularmente a ella, arriba y abajo, con velocidad variable dada por la ecuación de un movimiento vibratorio armónico simple, pero no se desplazan a lo largo de ella. La onda se propaga por la cuerda con una velocidad constante que depende del impulso que se le aplica y del grosor de la cuerda.

Ecuación de la velocidad del sonido en el aire en función de la temperatura.

Resonancia

La resonancia es un fenómeno que se

La velocidad del sonido en un gas no es constante, sino que depende de la temperatura. ϒ P0 v= P0 De la ecuación de un gas ideal pV=nRT o bien, m m pV = RT ρ= M V

√

La fórmula de la velocidad del sonido se expresa en función de la temperatura t del gas en grados centígrados. v s=

≈

√

√

ϒ RT ϒR = (T + t ) M M 0

√ √

ϒ R T0 1 ϒ R + t M 2 M T0

produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica, cuyo periodo de vibración se acerca al periodo de vibración característico de dicho cuerpo, en el cual, una fuerza relativamente pequeña aplicada de forma repetida hace que la amplitud del sistema oscilante se haga muy grande.

Tubo sonoro: abierto-abierto

Si un tubo es abierto, el aire vibra con su máxima amplitud en los extremos. En la figura, se representan los tres primeros modos de vibración Como la distancia entre dos nodos o entre dos vientres es media longitud de onda. Si la longitud del tubo es L, tenemos que L= /2, L= , L=3 /2, ... en general L=n /2, n=1, 2, 3... es un número entero Considerando que  =vs/f (velocidad del sonido dividido la frecuencia)

Tubo sonoro: abierto-cerrado

Si el tubo es cerrado se origina un vientre en el extremo por donde penetra el aire y un nodo en el extremo cerrado. Como la distancia entre un vientre y un nodo consecutivo es  /4. La longitud L del tubo es en las figuras representadas es L= /4, L=3 /4, L=5 /4... En general L=(2n+1)  /4; con n=0, 1, 2, 3, ... Las frecuencias de los distintos modos de vibración responden a la fórmula

Las frecuencias de los distintos modos de vibración responden a la fórmula

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