Resonancia en una columna de aire – medir la velocidad del sonido
FísicaOscilaciones y ondasEdades 16–17
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Inicia sesión para usarUn tubo de vidrio contiene agua y un diapasón de 256–512 Hz vibra sobre su extremo abierto. Arrastra la superficie del agua para cambiar la longitud L de la columna de aire: el sonido se vuelve mucho más fuerte cuando L + e = (2n − 1)·λ/4, lo que se ve en un medidor de intensidad, en una gráfica de intensidad frente a L y en el patrón de onda estacionaria del tubo, y se oye con el botón del altavoz. Registra dos posiciones de resonancia consecutivas para hallar λ = 2(L₂ − L₁) y la velocidad del sonido v = λf.
Lección: Práctica: medir la velocidad del sonido con un tubo de resonancia – ondas estacionarias en un tubo cerrado por un extremo
Qué muestra
Un diapasón sobre una columna de aire cerrada abajo por el agua genera una onda estacionaria. La superficie del agua es un nodo de desplazamiento y el extremo abierto queda cerca de un vientre, así que la columna resuena cuando L + e = (2n − 1)·λ/4; la corrección de extremo e ≈ 0,6r tiene en cuenta que el vientre está un poco por encima de la boca del tubo. Dos resonancias consecutivas están separadas media longitud de onda, por lo que λ = 2(L₂ − L₁) no depende de e, y v = λf. El modelo usa v ≈ 331 + 0,6t m/s, un diapasón que suena de forma continua y un único factor de pérdidas que da a cada pico una anchura finita.
Cómo usarla
Elige la frecuencia del Diapasón y pulsa Golpear el diapasón. Arrastra la superficie del agua en el tubo, o usa el control Columna de aire L y los botones −1 mm / +1 mm, mientras miras el medidor y la gráfica; activa el botón del altavoz para oírlo. En el punto más fuerte pulsa Registrar L₁, baja el agua hasta el siguiente punto fuerte y pulsa Registrar L₂. Compara tu velocidad con la teoría y luego cambia Temperatura, Radio del tubo r o Corrección de extremo.
Parámetros que puedes cambiar
- Frecuencia del diapasón 256 Hz, 320 Hz, 384 Hz, 440 Hz, 512 Hz
- Longitud inicial de la columna de aire 0,03–1,15 m
- Temperatura del aire 0–40 °C
- Incluir corrección de extremo (e ≈ 0,6r)
- Radio interior del tubo 1–3 cm
Preguntas para explorar
- ¿Por qué λ = 2(L₂ − L₁) da un resultado más exacto que λ = 4L₁?
- ¿Cómo cambia la distancia entre dos resonancias consecutivas si se duplica la frecuencia del diapasón?
- ¿La primera resonancia aparece más arriba o más abajo en el tubo cuando el aire está más caliente, y por qué?
