Medir la velocidad del sonido – eco, dos micrófonos en un osciloscopio, ultrasonido en fase

Qué muestra

El sonido es una onda longitudinal; en el aire a 20 °C viaja a unos 343 m/s y su velocidad aumenta unos 0,6 m/s por cada grado Celsius. Esta práctica virtual la mide de tres maneras. En el método del eco, un cronómetro mide el tiempo que tarda el sonido en ir hasta una pared y volver, así que v = 2d/t. Con dos micrófonos, un osciloscopio muestra el retardo Δt entre uno y otro, así que v = d/Δt. Con un emisor de ultrasonido, al mover un receptor una longitud de onda completa las dos señales vuelven a estar en fase, así que v = λf.

Cómo usarla

Elige una pestaña. Eco: ajusta Distancia a la pared d y pulsa Aplaudir una vez o Aplaudir N intervalos; la tabla se rellena sola. Dos micrófonos: ajusta Separación de los micrófonos d, pulsa Aplaudir, lleva Cursor 1 y Cursor 2 al inicio de cada pulso y pulsa Registrar. Ultrasonido en fase: mueve Posición de R2 x hasta que las trazas coincidan y pulsa Registrar posición en fase cada vez. Cambia Temperatura del aire θ y usa Gráfica para comparar.

Parámetros que puedes cambiar

• Método Eco y cronómetro, Dos micrófonos y un osciloscopio, Dos receptores de ultrasonido en fase
• Temperatura del aire θ -10–40 °C
• Distancia a la pared d (eco) 20–200 m
• Número de intervalos de aplausos N 5–40
• Separación de los micrófonos d 0,2–2 m
• Base de tiempo del osciloscopio 0,5 ms/div, 1 ms/div, 2 ms/div, 5 ms/div
• Frecuencia del emisor de ultrasonido f 38–42 kHz
• Posición inicial x de R2 respecto a R1 0–120 mm

Preguntas para explorar

1. ¿Por qué aplaudir 20 intervalos al ritmo del eco da mejor resultado que cronometrar un solo eco?
2. ¿Por qué la gráfica de Δt frente a d es una recta y cómo obtienes v a partir de su pendiente?
3. ¿Cómo cambia la longitud de onda del ultrasonido cuando el aire se calienta, si f no cambia?