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VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE 1. OBJETIVOS Determinar la velocidad de propagación del sonido en el aire y analizar la forma de ondas sonoras estacionarias en el Tubo. 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS: La velocidad del sonido es distinta a través de diferentes materiales. La velocidad del sonido depende de la elasticidad y la densidad del material. Por ejemplo, la elasticidad del helio es casi igual que la elasticidad del aire, pero su densidad es mucho menor. Como consecuencia la velocidad del sonido en el helio es unas tres veces más rápida que en el aire. En los gases, la velocidad del sonido depende de la temperatura. En el aire, la velocidad aumenta aproximadamente 0.60 m/s por cada grado Celsius de aumento de la temperatura. Teóricamente, se puede calcular la velocidad del sonido partiendo de la distancia que recorre y el tiempo en que recorre esta distancia. En la práctica el cálculo se basa a menudo en el intervalo de tiempo que hay entre el sonido producido y su eco. La velocidad del sonido es igual al doble de la distancia dividido entre el tiempo total. Una onda sonora es una onda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido. Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasi periódica. Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica. Las variaciones de presión, humedad o temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada molécula transmite la vibración a las que se encuentren en su vecindad, provocando un movimiento en cadena. Esa propagación del movimiento de las moléculas del medio, producen en el oído humano una sensación descrita como sonido. La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20 °C) es de 343 m/s.En el aire, a 0 °C, el sonido viaja a una velocidad de 331.5 m/s

3. MATERIALES NECESARIOS:     4.

  

Tubo de cartón, Base y Soporte Cinta adhesiva Cinta Métrica METODOLOGÍA:

Sensor de Sonido Software DataStudio Abrazadera, tres dedos

4.1. ESQUEMA DEL EXPERIMENTO Tape un extremo del tubo con cinta adhesiva.

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Utilice un soporte y una abrazadera para montar el sensor de Sonido en el centro del extremo abierto del tubo.

Figura (1) Ubicación del sensor en uno de los extremos del tubo. Chasquee sus dedos frente a la parte abierta del tubo.

Figura (2) Grafica a obtener con el sensor de sonido. La grafica sera mejor cuanto los intervalos de tiempo de la toma de datos sea menor.

4.2. DATOS EXPERIMENTALES Por el esquema del experimento Figura (1), obtenemos la gráfica de la Figura (2), mediante el software DataStudio, donde se realiza los análisis para obtener el tiempo que demora el sonido en ir del punto de sensor de sonido y su retorno al mismo punto. Valor TIEMPO( T )

Unidades seg

TEMPERATURA ( T  )

°C

DISTANCIA DEL TUBO ( d )

5.

m

CUESTIONARIO: 1. Realizar el análisis de la gráfica para determinar el tiempo transcurrido entre el primer pico y el segundo pico del eco. Y realice una interpretación física de la gráfica. 2. Determine la velocidad del sonido con los datos del experimento. 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. 4. Calcular la velocidad del sonido en el aire para otras temperaturas (5 casos) 5. Cuál es la explicación física para la variación de la velocidad del sonido, con respecto a la temperatura. 6. ¿Qué medidas se pueden tomar con el sensor de sonido? 7. ¿Cómo puede calcular a que distancia ocurre un trueno? 8. Mencione las velocidades para ocho sustancias distintas e indique en que sustancia es más rápido y el más lento el sonido. 9. Explique otro método para calcular la velocidad del sonido en el aire y en otras sustancias. 10. Realice graficas de propagación de la onda de sonido y para el caso del experimento.

6.

CONCLUSIONES:

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