I5 Análisis De Las Ondas Estacionarias En Un Tubo Cerrado

Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander  Construimos Futuro

I5 ANÁLISIS DE LAS ONDA ONDAS S ESTACIONARIAS ESTACIONARIAS EN UN TUBO CERRADO Ricardo Andrés Beltrán Angarita. Estudiante – Ing. eléctrica. Wendy Puello Ramírez. Estudiante – Ing. mecánica.  Andrés Ferney Pinto Ayala. Estudiante – Ing. electrónica.

La ciencia no es solo una disciplina de razón, sino también de romance y pasión. Stephen Hawking.

INTRODUCCIÓN En el presente proyecto de investigación, estudiaremos como se construye una onda estacionaria en un tubo cerrado, variando las frecuencias de acuerdo a los parámetros dados por el profesor, encontrando los respectivos armónicos y a partir de aquí se hallará la relación entre la longitud de onda y la frecuencia, además se calculará la velocidad de la onda sonora a una temperatura dada en el laboratorio junto con la longitud de onda correspondiente a cada armónico y se analizarán los factores que influyen en la velocidad del sonido.

TRATAMIENTO DE DATOS. CALCULO TIPO: Fase uno:

Se procede a hallar la velocidad del sonido valiéndose de la formula presentada a continuación:

 = 20.05  5 () () Ya que la temperatura tomada en el laboratorio corresponde a 25.9⁰ 25.9 ⁰C que equivale a 299.05K, así la velocidad será:

 = 20.05√  5√ 299. 299.05

 = 346.73 [m/s]

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Fase dos:

Para λ usamos la fórmula para tubo cerrado λn =

 −

Para el primer caso tenemos

 () == 124 [cm] ()− 

λ1=

De esta forma procedemos para las demás longitudes y las registramos en la tabla 2. Para hallar el promedio de λ usamos

∑  

Para la primera frecuencia tenemos

++, = 95,2 [cm]  Las demás se hallan en la tabla 2.

 ANÁLISIS DE RESULTADOS. Tabla 1 f(Hz)

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

700

31

63

97

0

0

0

0

1100

17

34

51

70,2

85,5

103,5

0

1400

13,5

26,6

39,8

52,8

66,3

78,8

92,7

1800

9,7

20,6

30,3

40,5

50,3

60,3

70,8

2100

8,1

17,4

25,4

34,2

42,5

51,4

59,3

Tabla 2 λ1

λ2

124

λ3

84

68 45,3333333 54 35,4666667

λ4

77,6

λ5

0

40,8 40,1142857

λ7 

λ6

0

0

38 37,6363636

PROMEDIO

0

95,2

0 44,98066378

31,84 30,1714286 29,4666667 28,6545455 28,5230769 34,01748347

38,8 27,4666667

24,24 23,1428571 22,3555556 21,9272727 21,7846154

25,6738525

32,4

20,32 19,5428571 18,8888889 18,6909091 18,2461538

21,612687

23,2

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λ  vs f 70 60 50     ] 40    M    C     [ 30       Λ

   M    O 20    R    P

y = -0.0308x + 75.994 R² = 0.8472

10 0 0

500

1000

1500

2000

2500

FREC [HZ]

Se analiza que la pendiente de la gráfica es el inverso de la velocidad, la cual es negativa ya que conforme aumenta la frecuencia la longitud de onda disminuye.

PORCENTAJE DE ERROR:

 |∗ 100% % = | ó ó /] 346.73 [/]∗100% = 0.118% % = 347.14 [347. 14[/] El valor teórico fue obtenido con la fórmula de la fase dos:

 347.14

331.6+ (0.6*25.9)=

 [m/s]

Velocidad del sonido: V= (λ) *(F)

V=0.952*700=666.4 [m/s] V=0.4498066378*1100=494.7873016 [m/s] V=0.3401748347*1400=476.2447686 [m/s] v=0.256738525*1800=462.129345 [m/s]

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Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander  Construimos Futuro v=0.21612687*2100=453.866427 [m/s] Promedio de la velocidad = (2553.427842/5) =510.6855684 [m/s]

 |∗ 100% % = | ó ó 6855684 [/]∗100% = 47.11% % = 347.14[/]510. 347.14[/] El valor teórico fue obtenido con la fórmula de la fase dos:

 347.14

331.6+ (0.6*25.9)=

 [m/s]

FUENTES DE ERROR   

El error humano al percibir ciertos cambios en la intensidad del sonido. El error en el sistema de medición y el indicador del embolo ya que no es del todo preciso. El error producido por la fuente de frecuencia, ya que el valor oscilaba entre el valor dado por el profesor y valores cercanos.

CONCLUSIONES 





Se analiza que la pendiente de la gráfica es el inverso de la velocidad, la cual es negativa ya que conforme aumenta la frecuencia la longitud de onda disminuye. Se determinó experimentalmente la velocidad del sonido teniendo en cuenta la temperatura tomada en el laboratorio Se halló que la longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia.

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 ANEXOS

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