07 Medida Ruido pdf - Informe de laboratorio PDF

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UNIVERIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLOGIAINFORMEMEDIDA DE RUIDODocente: Rocio Guzman SaavedraEstudiante: Carlos Alexander Campos MelconGrupo:MFecha: 2 de julio del 2021PRÁCTICA 7MEDIDA DE RUIDO7 EVALUACIÓN PREVIA ¿Qué es el ruido? ¿Qué diferencia hay entre ruido y sonido? ¿En qué...

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Universidad Mayor de San Simón

Departamento de Física

Laboratorio de Física Básica II

NIVERIDAD MAYOR DE SAN SIMON CULTAD DE CIENCIAS TECNOLOGIA

INFORME MEDIDA DE RUIDO

Docente: Rocio Guzman Saavedra Estudiante: Carlos Alexander Campos Melcon Grupo:M3 Fecha: 2 de julio del 2021

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Departamento de Física

Laboratorio de Física Básica II

PRÁCTICA 7 MEDIDA DE RUIDO 7.1 EVALUACIÓN PREVIA 1. 2. 3. 4.

¿Qué es el ruido? ¿Qué diferencia hay entre ruido y sonido? ¿En qué unidades se mide el nivel de sonido? ¿Cuál es el motivo para introducir la constante Io en la obtención de la ecuación (2) del marco teórico para el nivel sonoro? 5. ¿Qué es el umbral de dolor?

7.2 OBJETIVO Ø Analizar el comportamiento del nivel sonoro en función del tiempo en distintos ambientes dentro el campus universitario.

7.3 MARCO TEÓRICO El sonido es una sensación percibida por el oído humano, producido por rápidas fluctuaciones de la presión del aire debidas a objetos que vibran y son estas vibraciones que se transmiten a las partículas del aire. El sonido se propaga en el aire aproximadamente a 340 m/s, en el agua a 1500 m/s y en el acero a 5000 m/s. El ruido es un sonido no deseado. Se debe diferenciar la intensidad de nivel sonoro (sensación percibida por el oído) de la intensidad de la fuente que al vibrar produce el sonido. La sensación de la intensidad percibida por el oído humano no es proporcional a la variación de la intensidad de la fuente sino que está dada por la ley de Weber- Fechner, que dice que: “la magnitud de la sensación percibida es proporcional al logaritmo del estímulo que lo provoca”:

L = k log I Donde:

(1)

L es el nivel de sensación sonora percibida k es una constante adimensional I es la intensidad de la fuente

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La intensidad mínima correspondiente al umbral de audición del oído humano es 10-12 éëW / m 2 ùû y la intensidad máxima correspondiente al umbral de audición del oído humano es 105 éëW / m 2 ùû . Si se considera la constante adimensional k = 1, el nivel de sensación percibida L varía de -12 a 5 ( -12 £ L £ 5 ). Para que la escala del nivel de sensación percibida sea positiva y adimensional, se toma como intensidad de referencia I o = 10-12 éëW / m 2 ùû que corresponde al umbral de audición para sonidos de 1000 [Hz] en el aire; de este modo la ley de Weber-Fechner queda como:

L = k log

I I0

(2)

Entonces el nivel sonoro inferior es cero y el superior es 17 k. Si se toma k = 1 se obtiene la escala de Bels o belios [B] y el nivel sonoro oscila entre 0 y 17 [B]. Para que estas unidades no precisen decimales se trabaja con la escala de decibelios [dB] la cual se obtiene con k = 10, de tal manera que:

LI = 10 log

I I0

(3)

En consecuencia el nivel sonoro inferior es de cero y el nivel superior es de 170 [dB]. Por otra parte puesto que la intensidad está relacionada con el cuadrado de la presión eficaz (fuerza aplicada por unidad de área que equivale a pequeñas variaciones de la presión atmosférica estática), se puede definir el nivel de presión sonora Lp como:

L p = 20 log

P P0

(4)

Normalmente se considera como medio de propagación el aire, donde la presión de referencia corresponde a la presión del umbral de audición y tiene un valor de P0 = 2 x 10 - 5[Pa]. Habitualmente el nivel sonoro fluctúa en función del tiempo, por tanto interesa tener un nivel equivalente del nivel sonoro ( Leq) que exprese el nivel de energía acústica media durante un intervalo de tiempo t. Este nivel equivalente se obtiene a partir de:

Leq =

1 LI (t )dt tò

(5)

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7.4 MATERIALES Sonómetro Cronómetro

7.5 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Tomar datos de nivel sonoro para adquirir destreza en el manejo del sonómetro en intervalos de 10 [s]. 2. Para registrar el dato lea el valor que indica la aguja en el instante requerido usando la escala adecuada (no espere que la aguja se estabilice). 3. Programe con el docente la hora y el día para realizar su registro de datos en grupo. 4. Realice el registro de datos en el lugar, hora y día programado. 5. Registre los datos de ruido con el sonómetro en intervalos de 10 [s], durante el tiempo que indique el docente. Se sugiere un intervalo de 30 minutos. 6. Para el cálculo de Leq solicite la planilla en Excel en el Departamento de Física. 7. Introduzca sus datos en la planilla y obtenga el nivel sonoro equivalente.

7.6 REGISTRO DE DATOS Fecha de registro de datos

Martes 29 de junio

Hora de registro de datos De

14:00

hasta

18:00

𝑡 = (120 ± 1)[𝑚𝑖𝑛 ]; 𝐸% = 0,833% 𝐿 = (33,5 ± 0,3)[𝐷𝑏 ]; 𝐸% = 0,9%

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Tabla 1: Datos del Nivel Sonoro en función del Tiempo

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

t [min] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

L [dB] 34 33 34 31 33 35 32 32 34 31 34 33 34 35 32 36 34 35 36 35 36 33 32 34 35 31 33 34 36 34 35 32 34 33 36 34 33 32 34 35

N 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

t [s] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

L [dB] 34 33 34 32 31 36 34 33 32 35 33 32 36 33 31 34 35 32 33 35 31 34 32 33 31 35 36 35 34 33 32 33 34 36 35 33 32 31 34 35

N 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120

t [s] 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120

L [dB] 32 31 34 35 36 33 34 32 33 31 32 35 34 34 32 33 31 35 32 34 32 34 33 31 35 32 31 32 33 34 35 32 31 32 31 35 34 35 36 34 57

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7.7 CÁLCULOS Determinar el área total que se encuentra bajo la curva L=L(t) haciendo uso de la planilla Excel desarrollada. La integral es 54359,056[#$%] !"

Para determinar el nivel sonoro equivalente Leq usar la relación:

Leq =

Atotal t

Determinar el nivel sonoro equivalente Leq 𝐿&' = 𝐿&' =

( !"!#$ ) ,-.. ./-

𝐿() = 33,45

;

*+%& *) *+%&

;(

;=

( !"!#$ )' .

;=)=

= 0,2785

!"!#$

𝜎0&' = >?;

*+%& *)

;@ 𝜎) + ?; ( /

*+%&

;@ 𝜎()1)20 /

!"!#$

𝜎0&' = 0,2787 Adjunte en una hoja adicional la gráfica correspondiente a la relación entre el nivel sonoro y el tiempo: L=L(t) realizada en la planilla Excel. y = 2E-10x6 - 7E-08x5 + 8E-06x4 - 0,0004x3 + 0,0071x2 + 0,0208x + 32,911 L= 2E-10t6 - 7E-08t5 + 8E-06t4 - 0,0004t3 + 0,0071t2 + 0,0208t + 32,911

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7.8 RESULTADOS Escriba el valor de: -

Fecha de registro de datos Martes 29 de junio

-

Hora de registro de datos De 14:00 hasta 18:00

-

Intervalo de tiempo 1 min Numero de datos 120 Nivel sonoro equivalente Leq 𝐿 = (33,5 ± 0,3)[𝐷𝑏]; 𝐸% = 0,9%

7.9 CUESTIONARIO 1. ¿Qué intensidad I corresponde al umbral del dolor, el cual es de 120 dB? Despejamos la intensidad.

𝐿 = 10 log E

𝐼 H 𝐼𝑜

𝐿 = 𝑙𝑜𝑔𝐼 − 𝑙𝑜𝑔𝐼𝑜 10

𝑙𝑜𝑔𝐼 =

𝐿 + 𝑙𝑜𝑔𝐼𝑜 10

𝐼 = 1034.+

5016718

𝐼 = 1034 .𝐼 = 103 (./>./) 𝑊 𝐼 = 1[ / ] 𝑚 ./-

59:;3(.-*+' )8

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2. Un instrumento musical tiene una intensidad de I = 10-5W / m 2 si se duplica la intensidad, añadiendo otro instrumento musical de la misma intensidad. ¿El nivel de intensidad sonora se duplicará? De no ser así ¿Cuánto vale el nivel sonoro? Para la intensidad I = 10-5 W / m2 Si se duplica la intensidad 𝐿 = 10 log ?

.-*,

.-*+'

@

𝐿 = 10 log ?

/∗.-*,

𝐿 = 70M[𝑑𝐵]

.-*+'

@

𝐿 = 73,01[𝑑𝐵]

3. Tres fuentes sonoras producen niveles de intensidad sonora de 70, 73 y 83 dB, cuando actúan separadamente. Al generar los sonidos simultáneamente, las intensidades de las fuentes se suman ya que las fases relativas a las ondas producidas varían aleatoriamente, y por tanto, no se producen fenómenos de interferencia. ¿Cual será el nivel de intensidad sonora cuando las tres fuentes actúan simultáneamente?

Sea L1= 70[dB]

Sea L2=73[dB]

𝐼 = 103 4+.5016718 -

𝐼 = 103 (@>./)

𝐼 = 10 ∗ 10>D

M𝐼 = 1034+.5016718 -

𝐼 = 103(@,B>./)

𝐼 = 19,953103(>D )

Sea L3=83[dB] 𝐼 = 1034+.5016718 -

𝐼 = 103(C,B>./)

𝐼 = 199,526 ∗ 103 (>D )

El nivel de la intensidad sonora será: 𝐿 = 10 ∗ 10>D + 19,953103 (>D )+ 199,526 ∗ 103 (>D ) 𝐿 = 229,479 ∗ 10>D [𝑑𝐵 ]

59...