Velocidad del sonido por resonancia en un tubo
Columna de aire de longitud fija, abierta en ambos extremos; el modelo oculta la velocidad verdadera del sonido. Sintonice el armónico n, registre las frecuencias de resonancia fₙ con ruido y obtenga v con v = 2 fₙ L / n; luego promedie.
Objetivo
Determinar la velocidad del sonido v en el aire a partir de la condición de resonancia de un tubo abierto–abierto fₙ = n v / (2L), usando varios armónicos n y la media muestral de vₙ = 2 fₙ L / n.
Material
- Tubo de resonancia (abierto–abierto), L = 1,1 m
- Excitación senoidal / lectura de la frecuencia (modelo)
- Selector del armónico n
Experimento
Teoría
En un tubo de resonancia abierto en ambos extremos hay nodos de presión en los extremos; las ondas estacionarias admisibles tienen armónicos fₙ = n v / (2L), n = 1, 2, 3, … De ahí v = 2 fₙ L / n. En cada medición de la frecuencia se modela un pequeño error de lectura.
Procedimiento
- Montaje: longitud fija de la columna L = 1,1 m (en la ficha), ambos extremos abiertos — el régimen «abiertos en ambos extremos» del simulador relacionado.
- Elija el número de armónico n con el deslizador (use varios n distintos, empezando por 1).
- Pulse «Registrar medición»: a la tabla llegan (n, fₙ); sobre la frecuencia se superpone un pequeño ruido de sintonización.
- Repita para al menos 5 armónicos distintos, repartidos de manera uniforme en el intervalo disponible de n.
- En la tabla, para cada fila se calcula v = 2 fₙ L / n. El resultado es la media muestral de la columna v.
- Compare con la velocidad de referencia del sonido en el aire y formule la conclusión.
Conclusión
La velocidad media del sonido coincide con el valor de referencia dentro de la tolerancia. Las principales incertidumbres: el ajuste y la lectura de fₙ, la falta de correcciones de extremo y la idealización de una columna de aire homogénea a temperatura ambiente.