2. 2° CICLO
PRACTICA II
PLANEACIÓN DE LA PRÁCTICA
=ONDAS SONORAS=
1) ESPECIFICACIÓN DE OBNJETIVOS:
Determinar experimentalmente la relación ƒ (Frecuencia) contra (Longitud de
Onda) con ayuda del emisor de frecuencias.
2) PLANTEAMIENTO DE HIPOTESIS:
v
........
v d
x
....... d
2
v
2 2
2d ......... 2d
v
La longitud de Onda será inversamente proporcional, a la frecuencia, por lo tanto
cuando la frecuencia sea mayor la longitud de onda será menor y viceversa.
3) IDENTIFICAR LAS VARIABLES SIGNIFICATIVAS:
Presión atmosférica.
Altitud.
Temperatura.
Gravedad.
4) SELECCIONAR LAS VARIABLES EXPERIMENTALES ENTRE ELLAS, CUAL ES
LA VARIABLE INDEPENDIENTE Y CUAL LA DEPENDIENTE.
Variable Independiente: ƒ (Frecuencia)
Variable Dependiente: (Longitud de Onda)
5) INDICAR EL CONTROL DE VARIABLES SIGNIFICATIVAS Y
EXPERIMENTALES (INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y FORMULAS):
Emisor de Frecuencias.
Osciloscopio.
v
........
v d
x
....... d
2
v
2 2
2d ......... 2d
v
3. La variable que controlamos es la Frecuencia y La Longitud de Onda.
6) SELECCIÓN DEL MATERIAL ADECUADO:
Emisor de Frecuencias.
Osciloscopio.
7) SELECCIÓN DE MEDIDAS DE SEGURIDAD:
PERSONALES:
o Mantener el orden adecuado en el área de trabajo.
o Utilizar el equipo de protección adecuado.
o Utilizar ropa cómoda.
DEL EQUIPO (MATERIAL E INSTRUMETOS DE MEDICIÓN):
o Calibrar el material.
o Verificar el buen estado del material.
o Limpiar el área de trabajo.
o Ser cuidadosos en el equipo.
DEL CONTROL DE EXPERIMENTOS (VARIABLES
EXPERIMENTALES):
o Ser cuidadosos al realizar los cálculos.
8) DIBUJO DEL EXPERIMENTO:
4. ONDAS SONORAS
Velocidad del sonido en el aire a 0° C = 331m/s
v ..... s 20 343 / s....v20 12348km / hr
v m .
p
v v
Gas
var illa
modulo...de..young cte..Adiabática
Densidad de..la.. varilla
.. p P r esión..del..gas
R cte..universal de..los..gases
..
M m asa m olecular del..gas
.. ..
v tem...abs..del..Gas
Fluido
Dendidad del..Gas
..
modulo...volum etric o
Densidad..del.. fluido
V=331 m/s 0 ° C
4 / 3
v ......solido..Extendido
Módulo Volum etric
.. o
modulo...de..corte
Densidad del..solido
..
Velocidad del sonido en el aire a 0° C = 1191.6 km/Hr.
5. LA VELOCIDAD DEL SONIDO
Medio Velocidad (m/s)
Gases
Aire (0 centígrados) 331
Aire (20 centígrados) 343
Helio 965
Hidrogeno 1284
Líquidos
Agua (0 centígrados) 1402
Agua (20 centígrados) 1482
Agua de mar 1522
Sólidos
Aluminio 6420
Acero 5941
Granito 6000
ALGUNAS INTENSIDADES Y NIVELES DEL SONIDO
Sonido Intensidad Intensidad NIVEL DEL
(w/m^2) relativa SONIDO(dB)
(i/iO)
Umbral de 1x10^-12 10^0 0
audición
El murmullo de 1x10^-11 10^1 10
las hojas
Un murmullo a 1x10^-10 10^2 20
un metro
Calle de la ciudad 1x10^-9 10^3 30
Oficina, Aula 1x10^-8 10^4 50
Conversación 1x10^-7 10^5 60
normal
Grupo de rock 1x10^-6 10^6 110
Umbral del dolor 1 10^7 120
Motor de 10 10^8 130
propulsión
El cohete Saturno 1x10^3 10^9 200
6. d
d
d
v x v
........
v d ....... d
2
2 2
2d ......... 2d
v
A)
TUBO ABIERTO
A V/2L
L N L
A
Fundamental
8. ONDAS SONORAS
INTRODUCCIÓN
Una onda sonora es una onda longitudinal perceptible como 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
cuasiperiódica.
Se propagan debido a la variación de presión, humedad o temperatura del
medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada
molécula transmite la vibración a la de su vecina, provocando un movimiento
en cadena. Esos movimientos coordinados de millones de moléculas producen
las denominadas ondas sonoras, que producen en el oído humano una
sensación descrita como sonido.
CONCEPCIÓN DEL SONIDO
El sonido (las ondas sonoras) son ondas mecánicas elásticas longitudinales u
ondas de compresión. Eso significa que:
a) Para propagarse precisan de un medio (aire, agua, cuerpo sólido) que
transmita la perturbación (viaja más rápido en los sólidos, luego en los
líquidos, aún más lento en el aire, y en el vacío no se propaga). Es el
propio medio el que produce y propicia la propagación de estas ondas
con su compresión y expansión. Para que pueda comprimirse y
expandirse es imprescindible que éste sea un medio elástico
b) Los fluidos sólo pueden transmitir movimientos ondulatorios en que la
vibración de las partículas se da en dirección paralela a la velocidad de
propagación o lo largo de la dirección de propagación. Así los gradientes
de presión que acompañan a la propagación de una onda sonora se
producen en la misma dirección de propagación de la onda
Hay tres categorías de ondas mecánicas que abarcan diferentes intervalos de
frecuencia:
a) Los audibles
Ondas sonoras que están dentro del intervalo de sensibilidad del oído humano,
de 20 Hz a 20000Hz. Se generan de diversas maneras, con instrumentos
musicales, cuerdas vocales humanas y altavoces.
9. b) Ondas infrasónicas
Son las que tiene frecuencias debajo del intervalo audible. Por ejemplo las ondas
producidas por un terremoto.
c) Ondas ultrasónicas
Son aquellas cuya frecuencia está por arriba del intervalo audible por ejemplo
pueden generarse al introducir vibraciones en un cristal de cuarzo con un
campo eléctrico alterno aplicado. Todas pueden ser longitudinales o
transversales en sólidos, aunque solo pueden ser longitudinales en fluidos.
La velocidad a la que se propaga el sonido no depende de su intensidad o
cualidades, sino únicamente de las propiedades del medio.
El sonido se propaga con mayor velocidad en los medios más rígidos, por lo
que la velocidad de propagación es mayor en los sólidos que en líquidos y
gases.
Las ondas sonoras se desplazan en todas las direcciones constituyendo "frentes
de onda" que corresponderían con las superficies "equipotenciales" de las
ondas. Dependiendo como sean estos podremos clasificar a las ondas sonoras
como:
Ondas Planas: Las superficies que contienen los puntos que tienen los
mismos valores de amplitud son planos perpendiculares a la dirección
de propagación. Se producen cuando la propagación de la onda solo se
realiza en una dirección.
Ondas Esféricas: Las superficies equipotenciales son esferas concéntricas
que se desplazan incrementado su radio y se producen cuando el sonido
se propaga en todas las direcciones con igual intensidad. Por ser cada
vez mayor la superficie que contiene la excitación, se atenúan con el
cuadrado de la distancia, convirtiéndose cuando el radio es
suficientemente grande a efectos prácticos, en ondas planas.
Ondas cilíndricas: Cuando la fuente de sonido esta constituida por una
recta, los frentes de onda se desplazan alejándose de ella formando
superficies de cilindro cuyo radio se va incrementando, por lo que la
superficie que contiene la excitación va en aumento y sufren una
atenuación que es inversamente proporcional a la distancia, lo mismo
que en las ondas esféricas que, cuando se encuentran muy lejos de la
fuente, se comportan como ondas planas.
Ondas progresivas: Cuando los frentes de onda viajan libremente
transfiriendo energía.
10. Ondas estacionarias: Cuando una onda se encuentra limitada en un
recinto, de forma que no existe transferencia neta de energía en ninguna
dirección.
Cualidades del sonido
Intensidad: Sensación asociada a la forma en la que recibe el sonido el ser
humano. Los sonidos pueden clasificarse en fuertes o débiles, según su
intensidad sea elevada o baja. El oído humano puede detectar sonidos cuando
la I es de al menos 10-12 W/m². Sonidos con intensidad igual o superior a
1W/m² son audibles, pero provocan dolor en los oídos.
- Tono o altura: de un sonido indica si este es alto (agudo, muchas vibraciones
por segundo) como el de un violín o bajo (grave, pocas vibraciones por
segundo) como el de un tambor. Cuanto más baja sea la frecuencia más bajo
será el tono y viceversa.
- Timbre: Permite distinguir entre dos sonidos en los que la intensidad y la
frecuencia son iguales, pero que han sido emitidos por focos distintos.
Normalmente, los sonidos no son puros, es decir, las ondas no son
perfectamente sinusoidales sino que el resultado de varios movimientos
periódicos superpuestos a la onda fundamental, que se denominan armónicos
o sobretonos.
