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• Albita Poveda Rincon

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Revista Colombiana de Física, vol. 1, No.6 de 2013.

VELOCIDAD DEL SONIDO Speed of sound C. Céspedes1, S. Valbuena1, L. Diaz1 Universidad de la Salle

1

Resumen En la práctica se halló la velocidad del sonido usando un tubo lleno con agua y dos diapasones de frecuencias conocidos. Se midieron las posiciones donde se producia un máximo en la intensidad del sonido posiciones que se promediaron para obtener /2 a partir de dicho valor y usando la fecuencia del diapasón se calculo la velocidad de las ondas sonoras de forma experimental, valor que se comparo con el teorico dado por la expresión

Palabras claves: velocidad del sonido, frecuencia, longitud de onda. Abstract In this practice was found the speed of sound using a water pipe and two tuning forks with known frequencies. Positions where a maximum in the sound intensity occurred were measured and averaged to obtain /2. Using the tuning fork frecuency the speed of sound was calculated in a experimental way, value which was compared with the theoretical one obtain using the expression

Keywords: speed of sound, frecuency, wavelength.

OBJETIVO 

1.

Medir la velocidad del sonido en el aire.

MARCO TEORICO

La velocidad del sonido es la dinámica de propagación de las ondas sonoras. En la atmósfera terrestre es de 343 m/s (a 20 °C de temperatura, con 50% de humedad y a nivel del mar). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite. Dado que la velocidad del sonido varía según el medio, se utiliza el número Mach = 1 para indicarla. Así un cuerpo que se mueve en el aire a Mach 2 avanza a dos veces la velocidad del sonido en esas condiciones, independientemente de la presión del aire o su temperatura. La velocidad o dinámica de propagación de la onda sonora depende de las características del medio en el que se realiza dicha propagación y no de las características de la onda o de

la fuerza que la genera. Su propagación en un medio puede servir para estudiar algunas propiedades de dicho medio de transmisión. La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajen las ondas sonoras. La definición termodinámica de la velocidad del sonido, para cualquier medio, es a² = (dp/dρ), es decir la derivada parcial de la presión con respecto de la densidad a entropía constante. La velocidad del sonido varía también ante los cambios de temperatura del medio. Esto se debe a que un aumento de la temperatura se traduce en un aumento de la frecuencia con que se producen las interacciones entre las partículas que transportan la vibración, y este aumento de actividad hace aumentar la velocidad. En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los líquidos es mayor que en los gases. Esto se debe al mayor grado de cohesión que tie-

RevColFís, Vol.1, No 6 de 2013

nen los enlaces atómicos o moleculares conforme más sólida es la materia.

Frecuencia (Hz)

En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los líquidos es mayor que en los gases. Esto se debe al mayor grado de cohesión que tienen los enlaces atómicos o moleculares conforme más sólida es la materia.

512

promedio

La velocidad del sonido es directamente proporcional a la temperatura. La función empírica a presión atmosférica y válida con bastante precisión para un rango de temperatura de 0°C a 100°C

λ (m)

Velocidad (m/s)

0,67

343,04

0,68

348,16

0,676

346,112

0,675

345,77

Tabla 2. Longitud de onda y velocidad del sonido para un diapasón de frecuencia 512 Hz.

Cálculo del error en la velocidad del sonido:

2.

Velocidad experimental promedio:

PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS

1.

Golpear el diapasón.

2.

Introducir el diapasón en el tubo con agua.

3.

Marcar los máximos de intensidad sonora con una

Velocidad teórica:

banda elástica. 4.

Obtener promedio de /2.

5.

Obtener  a partir del promedio de /2.

6.

Calcular velocidad para cada uno de los diapasones.

7.

Promediar las velocidades obtenidas.

8.

Comparar velocidad teórica y experimental.

9.

Obtener error en la velocidad.

Frecuencia (Hz)

Error porcentual:

(

λ (m)

Velocidad (m/s)

0,32

327,68

1024

0,34

348,16

0,34

348,16

Promedio

0,333

341,33

)

3. ANÁLISIS DE RESULTADOS A partir de las posiciones de las bandas elásticas fue posible determinar el valor promedio de la longitud de onda 0,33 y 0,675 de la onda sonora generada por cada uno de los diapasones con frecuencias de 1024 Hz y 512 Hz respectivamente, con dichas frecuencias, fue posible calcular el valor promedio de la velocidad del sonido, valor que presenta un error porcentual muy pequeño 0,22% en relación a el valor teórico obtenido en función de la temperatura del lugar donde se hizo el experimento, este error muestra que la toma de las posiciones de los máximos de intensidad sonora fue acertada.

Tabla 1. Longitud de onda y velocidad del sonido para un diapasón de frecuencia 1024 Hz.

2

4.

CONCLUSIÓN Se logró medir la velocidad del sonido usando dos diapasones que generaban ondas sonoras y tenian frecuencia conocidas; además, al escuchar los máximos en la intensidad del sonido se obtuvo la longitud de onda λ de modo que fue posible utilizar la expresión  para calcular el valor experimental de la velocidad del sonido. Se calculó un erro porcentual de 0.22%, error que se atribuye a no ubicar las bandas elásticas en las posiciones exactas de los máximos sonoros.

5.

BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA

1. Raymond A Serway. Jewett. Física para ciencias e ingenieros con Física Moderna. Volumen 2. Séptima edición. 2. Sears Francis W. Zemansky, Young Freedman. " Física Universitaria Vol.2 " novena edición, Editorial Addison Wesley. México, 1998 3. http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_del_sonido (En linea) tomado el 18 de septiembre de 2013.

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