UNIVERIDAD DE LA SERENA –DEPARTAMENTO DE FISICA Laboratorio 4:Onda Estacionaria en un tubo de gas 2018

Curso: F. Ondulatorios - Profesoras: Daniel Galleguillos-Karina Ávalos V - www.kavalos.cl

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LABORATORIO 4 ONDAS ESTACIONARIAS EN UN TUBO DE GAS

OBJETIVOS. • Analizar las ondas sonoras estacionarias en un tubo de gas. • Medir la velocidad del sonido. 1.PROBLEMA En la mesa de laboratorio ustedes tendrán un tubo de sección trasversal circular en cuyo extremo se coloca un pequeño parlante, y en el otro extremo se encuentra un agujero, por el cual se introduce una varilla con un micrófono en su extremo interior, de manera que el micrófono puede moverse libremente en el interior del tubo, para captar las señales producto de la interferencia (ver figura).

Dibuje e indique el tipo de onda que se forma en el interior del tubo de gas e identifique sus principales partes

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2.EXPERIMENTACIÓN. Actividad 1 Cálculo de la velocidad del sonido en un tubo con gas, en forma experimental 1. Arme el montaje que muestra la figura. En ella se observa, en el centro un tubo que contiene aire, al lado izquierdo un generador de audio frecuencia y al lado derecho un osciloscopio. 2. Asegúrese que el generador de audio frecuencia tenga el selector de amplitud (ATTENUATOR FINE) este en su posición mínima, luego enciéndalo. El selector FRECUENCY RANGE debe estar en x100 y solo utilice un rango de frecuencias entre 1kHz a 3 kHz. 3. Encienda el osciloscopio, apriete el interruptor CH1 el cual debe permanecer encendido y luego el interruptor RUN STOP, en los controles vertical ajuste el selector SCALE hasta que en la pantalla aparezca la indicación CH1 = 1.00 Volt.

4. En el generador de audio frecuencia, ajuste el selector ATTENUATOR hasta que la señal en la pantalla del osciloscopio ocupe un máximo de dos divisiones de tamaño vertical. 5. Apriete el interruptor CH2 el que se encenderá, y en los controles vertical ajuste el selector SCALE hasta CH2 en la pantalla indique 10.0 mV.

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6. Apriete el botón MEASURE (el cual no se encenderá), en lado derecho de la pantalla aparecerá el menú, con el botón que corresponde, presione tres veces consecutivas el botón que corresponde al Tiempo hasta aparezca elegida la opción frecuencia (en el segundo menú), esto permite observar en la pantalla el valor de la frecuencia del audio generador. 7. Oprima el botón CH1, hasta que desaparezca la señal del canal 1. 8. Deslice la varilla del tubo lentamente partiendo de cero hasta que la señal en la pantalla del osciloscopio, se observe la amplitud mínima, este punto corresponde a un nodo (N1), registre el valor que indica posición del extremo de la varilla, luego encuentre la posición del siguiente nodo (N2), la diferencia de estos valores corresponde a media longitud de onda. En la tabla de registro indique los valores de la frecuencia, la diferencia entre la posición N1 y posición N2 y el valor de la longitud de onda λ. Finalmente calcule la velocidad del sonido con la ecuación correspondiente. Actividad 2: Cálculo de la velocidad del sonido en un tubo con gas, en forma teórica Calcule la velocidad del sonido en forma teórica utilizando la relación estudiada en clase para ello debe tener la temperatura ambiental en grados Kelvin. Registre los datos en la tabla y calcule el error porcentual entre la medición teórica y la experimental.

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3. REFLEXIÓN Las siguientes preguntas deberán ser respondidas a partir de las dos experiencias realizadas en el laboratorio. 1. ¿Cuáles son las interrogantes que le surgieron durante y después de la actividad?. 2. ¿Cómo podría explicar a partir de lo realizado el concepto de interferencia? 3. ¿Cómo sería el resultado si el tubo fueran los dos lados abiertos y los dos lados cerrados? 4. Investigue y analice la relación que existe entre velocidad del sonido en el aire y el tubo de

Quincke 5. Investigue y analice como fueron los primeros estudios asociados al calculo de la velocidad del

sonido. 6. Investigue y analice algunas utilidad tecnológica o científica donde esté alguno de los presente

los fenómeno estudiados durante el laboratorio.

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LABORATORIO 4 ONDAS ESTACIONARIAS EN UN TUBO DE GAS

REGISTRO DE DATOS

Actividad 1: Cálculo de la velocidad del sonido en un tubo con gas, en forma experimental

N°

Frecuencia [Hz]

N2 – N1 [m]

Longitud de Onda λ [m]

Velocidad V [m/s]

1

2

3

4

5

6

7

Valor experimental de la velocidad del sonido: VExperimental = ± [m/s]

Actividad 2: Cálculo de la velocidad del sonido en un tubo con gas, en forma teórica Constante universal de los gases

R [J/mol-K] γ

iabático γ

Masa molar del aire

M [kg/mol]s R [J/mol-K]

Razón de las capacidades caloríficas

γ M [kg/mol]

Temperatura T [K]

Velocidad V [m/s]

=•−

= 100exp

teórico

erimentalteórico

VVV

PorcentualError

NOMBRES: 1.

FECHA :

2.

GRUPO: