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FIME-UNAC, FUNDAMENTOS DE LA MECANICA, Informe n

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL: INGENIERIA EN ENERGIA

EXPERIENCIA “MODOS RESONANTES EN TUBOS”

Integrantes: Ccancce Landeo Ronald Chimoy Peche David Joy Escudero Escudero Julio Eduardo Giurfa Victorio Angello Felix Simon Isasi Jesus Eduardo Cotrina Estrada Ronald

DOCENTE: Lic Jorge Luis Ilquimichi Melly Experiencia Curricular

Fundamentos Físicos de la Mecánica Lima-Perú 2019

FIME-UNAC, FUNDAMENTOS DE LA MECANICA, Informe n

MODOS RESONANTES EN TUBOS Julio Eduardo Escudero Escudero1 ,estudiante de la UNAC, Angello Giurfa Victorio2 , estudiante de la UNAC, 𝐶𝑐𝑎𝑛𝑐𝑐𝑒 𝐿𝑎𝑛𝑑𝑒𝑜 𝑅𝑜𝑛𝑎𝑙𝑑 3 , estudiante de la UNAC,𝑆𝑖𝑚𝑜𝑛 𝐼𝑠𝑎𝑠𝑖 𝐽𝑒𝑠𝑢𝑠 𝐸𝑑𝑢𝑎𝑟𝑑𝑜 4 ,estudiante de la UNAC y 𝐶𝑜𝑡𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐸𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑅𝑜𝑛𝑎𝑙𝑑 𝑆𝑎𝑢𝑙 5 , estudiante de la UNAC.

RESUMEN En este informe se hace referencia a las ondas sonoras, en especial al caso de resonancia en una columna de aire, donde se halla la relación entre la frecuencia de una fuente de sonido y la longitud de onda del sonido producido por un tubo en resonancia se observará el comportamiento de la onda estacionaria cuando varia la frecuencia y la longitud del tubo mientras este esté en resonancia, y se medirá las longitudes de los nodos a diferentes frecuencias y la velocidad respectiva para cada frecuencia y longitud de onda.

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1. INTRODUCCION Sabemos que una onda es una perturbación que se origina en un estado de equilibrio y se mueve o propaga con el tiempo de una región del espacio a otra. Si sobre una columna de aire contenida en un tubo aplicamos una perturbación, lograremos que las moléculas contenidas oscilen longitudinalmente; si el tubo está cerrado se forma una onda estacionaria, la cual presenta nodos de interferencia destructiva y antinodos de interferencia constructiva, producto de la superposición de ondas que se desplazan en el tubo.

2. MATERIAL Y METODOS Los materiales que usamos fueron: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Sensor de voltaje Balanza Amplificador de potencia Cables de conexión Tubo de resonancia Interface Science Workshop 750 Micrófono portátil.

El método que usamos fue el siguiente: Primero encenderemos el amplificador de potencia, luego mover el pistón hasta que la señal de entrada observada en la ventana osciloscopica muestre un nudo bien definido, continuamos con el proceso hasta ubicar el segundo nodo y pasaremos a anotar la medida que obtuvimos con la regla, ahora se pasará a hallar la longitud de onda y la velocidad de propagación, registraremos los datos en la tabla y se determina el promedio de velocidad.

3. RESULTADOS Como tenemos las medidas de las ondas pasaremos a hallar 𝜆 usando la formula 𝜆 =

2𝐿 𝑛

, reemplazamos los

valores y obtendremos los datos que observamos en la tabla, por último nos piden la velocidad, como sabemos que la frecuencia es 1800 Hz, usaremos la siguiente fórmula: 𝑉 = 𝜆. 𝑣 , de la misma manera reemplazaremos los valores ya obtenidos y completamos en la tabla. N○ de antinodos (n) 1 2 3 4 5 6 7 8

L (cm)

𝜆 (𝑐𝑚) Velocidad (cm/s)

6.17 3.08 2.05 1.54 1.23 1.02 0.88 0.77

12.3 3.08 1.36 0.77 0.49 0.34 0.25 0.19

1.11 1.13 1.15 1.13 1.13 1.14 1.13 1.12

4. DISCUSIÓN Para el análisis gráfico de datos experimentales resulta de gran utilidad la linealización de los mismos ya que la recta es la forma geométrica más simple en dos dimensiones, y una relación lineal entre dos variable cualesquiera es más fácil de ser identificada a simple vista.

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5. CONCLUSIÓN La relación entre la longitud de onda y las frecuencias son inversamente proporcionales, donde la constante de proporcionalidad es la velocidad de las ondas sonoras en el aire y tiene una ecuación de la forma Se comprobó en el experimento de laboratorio que la velocidad de propagación de la onda es directamente proporcional a la frecuencia y la temperatura influye también en esta. Cabe resaltar que la resonancia como factor externo se dio al momento que la columna de aire se despaso a unas distancias específicas cumpliendo asi todos los objetivos en la práctica de laboratorio.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 

http://repositorio.pucp.edu.pe/index

7. ANEXO INFORMACIÓN Y ECUACIONES Si a una columna de aire contenida en un tubo se le perturba produciendo una diferencia de presión en un extremo de la columna, la perturbación producida viaja a lo largo de la columna de aire con una rapidez, equivalente a: 𝑉 = √

𝛽 𝜌

Donde 𝜌 es la densidad del aire y 𝛽 es el modulo de compresión volumétrico. La diferencia de presión origina una onda longitudinal estacionaria, cuyo desplazamiento es periódico, es decir, se repite con cierta frecuencia “v”. Cuando las ondas están confinadas en el espacio, se producen reflexiones en ambos extremos y por consiguiente existen ondas moviéndose en ambos sentidos, los cuales se combinan de acuerdo al principio de superposición.

/bitstream/handle/123456789/7140/ Medina_Fisica2_Cap2.pdf?sequen ce=3&isAllowed=y 

https://davartabora.files.wordpress. com/2015/02/movimientoforzado.pdf

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file:///C:/Users/casa/Downloads/FIS ICA-II-FCNM.pdf file:///C:/Users/casa/Downloads/373 656191-Informe-OndasEstacionarias-en-Tubo.pdf https://rmf.smf.mx/pdf/rmfe/63/1/63_1_76.pdf

La relación entre la longitud de la onda ℷ , la velocidad V y la frecuencia “v” es: V=ℷv Si ajustamos la longitud de la columna de aire podemos conseguir que las ondas interfieran de tal manera que se cancelen una con la otra, en ciertos puntos (n1 , n2 , n3 ,….), a los cuales se les conoce como “nodos”. Ahora bien, en los puntos intermedios las dos ondas se refuerzan haciendo que la columna de aire vibre con una amplitud máxima, a estos puntos intermedios los denominamos “antinodos”. Como la distancia entre dos nodos sucesivos es /2, el número de antinodos es n y L es el largo de la columna de aire, es posible calcular la longitud de onda 2𝐿 mediante la relación: ℷ = , sustituyendo 𝑛

las ecuaciones anteriores podemos determinar la velocidad a la cual se 2𝐿 propaga la perturbación que es : 𝑉 = 𝑣 y 𝑛

conociendo los valores de 𝛽 y  es posible determinar la frecuencia de perturbación: 𝑛

𝛽

2𝑙

𝜌

𝑣 = ( )√

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