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OBJETIVO: Determinar la velocidad de propagación del sonido en el aire y analizar la forma de ondas sonoras estacionarias en el tubo. I.

APLICACIONES:´ Las ondas de sonido que realizan los aviones en el aire.

El eco es un fenómeno consistente en escuchar un sonido después de haberse extinguido la sensación producida por la onda sonora. Se produce eco cuando la onda sonora se refleja perpendicularmente en una pared

La velocidad del sonido en el agua es de interés para realizar mapas del fondo del océano. En agua salada, el sonido viaja a aproximadamente 1.500 m/s y en agua dulce a 1.435 m/s. Estas velocidades varían debido a la presión, profundidad, temperatura, salinidad y otros factores.

II.

EQUIPOS:     

III.

Tubo de pvc Cinta métrica Sensor de sonido CI-6506 Software Data Studio Cinta adhesiva

DATOS EVALUADOS:

TABLA. DATO 1 TIEMPO (T) TEMPERATURA (T°) DISTANCIA DEL TUBO

VALOR 0.0120 15 2.01

UNIDADES Seg. °C m

VALOR 0.0175 15 2.79

UNIDADES Seg. °C m

TABLA DATO 2

TIEMPO (T) TEMPERATURA (T°) DISTANCIA DEL TUBO

IV.

CUESTIONARIO: 1. Realizar el análisis de la gráfica para determinar el tiempo trascurrido entre el primer pico y el segundo

pico del eco. Y realice una interpretación física de la gráfica. TABLA DEL DATO 1

TABLA DEL DATO 2

Se puede observar de ambos gráficos que a un cierto tiempo, alcanza en un punto el mayor voltaje y luego de esto va disminuyendo sucesivamente. 2. Determine la velocidad del sonido con los datos del experimento.

v=

DATO 1,

DATO 2,

v=

2d T

2 x 2.01 =335 0.0120

v=

2 x 2.79 =318.85 0.0175

3. Compare el valor experimental obtenido de la velocidad del sonido con el valor comúnmente aceptado para la temperatura del experimento. Calcular el error porcentual y explique si el error cometido es aceptable. Pero como se tiene 15º C el sonido viaja a una velocidad de 340 m/s

Ep=

Ea Error teorico− Error exp . x 100= x 100 X Error exp .

Para el dato Nro. 1

Ep=

340−335 x 100=1 335

Para el dato Nro. 2

Ep=

340−318.85 x 100=7 318.85

4. Cuál es la explicación física para la variación de la velocidad del sonido, con respecto a la temperatura. Esto es porque en el aire, a 0º C, el sonido viaja a una velocidad de 331 m/s, La velocidad del sonido en el aire aumenta 0,6 m/s por cada 1º C de aumento en la temperatura.

5. ¿Cómo puede calcular a que distancia ocurre un trueno?, de un ejemplo para nuestra región. Si ves caer un relámpago puedes saber la distancia aproximada de donde cayó contando los segundos después de ver la luz: en 3 segundos recorre 1 kilómetro.

El fenómeno relacionado con el trueno y el rayo es la diferencia de tiempo que hay desde que vemos el rayo hasta que oímos el trueno. Esto es así porque la velocidad de la luz es mucho más rápida que la del sonido. La velocidad de la luz es de 300000Km/s y por eso podemos ver la luz prácticamente de forma instantánea en el momento en que se produce. En cambio la velocidad del sonido es de 340m/s (0.340Km/s) y según a la distancia a la que se haya producido el rayo tardamos algunos segundos en oír el trueno. El ejemplo seria lo mismo que ocurre en nuestra, región porque se produce este fenómeno bastante en los meses de precipitación y se puede oír bastante el sonido que realizan los truenos. 6. Mencione las velocidades para ocho sustancias distintas e indique en que sustancia es más rápido y el más lento el sonido. Velocidad del sonido en gases La velocidad del sonido en los gases varía según la presión; mientras mayor sea la presión, más rápido se trasladará el gas. Esta relación se refleja en la ecuación para la velocidad del sonido en un gas. Es en donde la velocidad del sonido es más lento en los gases. Velocidad del sonido en líquidos En los líquidos son menos comprimibles que los gases, pero las ondas sonoras también pueden propagarse a través de estos materiales y, de hecho, las ondas sonoras viajan más rápido en el océano que en el aire. Algunos mamíferos marinos como la ballena azul o la ballena jorobada aprovechan este fenómeno para comunicarse.

Velocidad del sonido en sólidos La forma en que las ondas sonoras viajan a través de los sólidos es compleja aunque una forma simple de visualizarla es imaginar que todos los átomos o moléculas son pequeñas esferas unidas unas a otras a través de resortes. A medida que viaja la onda a través del cuerpo sólido, cada átomo/molécula oscila rápidamente de un lado a otro. La velocidad del sonido es más rápido en los sólidos.

SUSTANCIAS

VELOCIDAD m/s GASES

Oxígeno a 0°C Aire a 0°c Vapor de agua a 134 °C LIQUIDOS Agua a 0 °C Agua a 20 °C Agua a 100 °C Agua Salada a 0 °C Mercurio a 20 °C SOLIDOS Aluminio Cobre Cuarzo Madera Acero

259 331.2 494

1 402.3 1479 1543 1449.2 1451 5000 3750 5486 3900 5100

7. Explique otro método para calcular la velocidad del sonido en el aire y en otras sustancias. Una velocidad aproximada (en metros/segundo) puede ser calculada mediante la siguiente fórmula empírica:

donde

es la temperatura en grados Celsius (-273 kelvin); .

Una ecuación más exacta, referida normalmente como velocidad adiabática del sonido, viene dada por la fórmula siguiente:

Donde:

V.

VI.



R es la constante de los gases,



m es el peso molecular promedio del aire (R/m = 287 J/kg K] para el aire),



κ es la razón de los calores específicos (κ=c p/cv siendo igual a 1,4 para el aire), y



T es la temperatura absoluta en Kelvin.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:  Se pudo llegar a la conclusión que la velocidad de propagación, se contempla a las velocidades esperadas para las temperaturas ambiente y que los errores hallados son mínimos.  Y en donde las ondas sonoras en un tubo cerrado dan una condición de máxima presión con el mínimo desplazamiento.  Las recomendaciones para hallar la velocidad del sonido en el aire es que siempre se tenga un termómetro de ambiente ya que no se encuentra en los materiales que se va utilizar en laboratorio, en donde será útil para determinar como dato específico la temperatura en que se encuentra, para así detallar con mayor precisión y que los datos de errores sean casi mucho más exactos. BIBLIOGRAFIA: -

http://es.wikipedia.org/wiki/Explosi%C3%B3n_s%C3%B3nica Medicino de la velocidad del sonido P. Núñez D. Linaires FISICA – SERWAY.JEWETT – volumen 1-septima edición