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Práctica 1: Tubo de quincke

Física I Ingeniería en tecnologías industriales

Objetivo de la práctica: El objetivo de esta práctica es determinar las características de una onda sonora, así como la velocidad de propagación, la longitud de onda y la frecuencia.

Fundamento teórico: Esta práctica pertenece a la acústica que es la parte de la física que estudia las características y propagación del sonido. El tubo de quincke es un aparato con dos tubos en forma de U, uno de esos tubos tiene una longitud fija y la longitud del otro es variable que se utiliza para estudiar la interferencia de las ondas acústicas. El altavoz, el cual está conectado a un generador de funciones de frecuencia variable, emite un sonido que viaja por ambos tubos. La superposición de las ondas es captada por un micrófono, su señal eléctrica que se ha generado es analizada con un osciloscopio. Las ecuaciones de las ondas armónicas que viajan por los tubos son: Ψ1=Ψ0·senk(x-vt) Ψ2=Ψ0·senk(x-vt)

k=2π/λ λ=v/f

v=340m/s f= frecuencia del sonido emitido

Estas ondas interfieren en un punto y la presión variará de forma armónica, cuando las ondas lleguen en oposición de fase a ese punto, la amplitud será mínima. La diferencia de fase está relacionada con los caminos recorridos por las ondas a través de la expresión: ∆φ = 2 dn π/ λ Cuando hay dos mínimos consecutivos, se tiene la ecuación: dn+1− dn =λ La amplitud del movimiento armónico simple (MAS) es máxima cuando ∆d=0, esto significa que la longitud de los dos tubos es igual. También será máxima la intensidad del sonido ya que es proporcional a la amplitud.

Método experimental utilizado: Para la realización de esta práctica hemos utilizado el tubo de quincke con un altavoz y un micrófono, anteriormente ya explicado, una regla para tomar medidas, un termómetro ya que la temperatura influye en la velocidad, un osciloscopio y un generador de frecuencias.

Presentación de las medidas: N (Hz) 2500 2900 3300 6500

S1 (m) 5’4·10-2 3’2·10-2 2’6·10-2 1’3·10-2

λ (m) 0’136 0’119 0’106 0’089

Tratamiento de datos:

Sn (m) 25’8·10-2 27·10-2 23’8·10-2 28’2·10-2

n 4 5 5 7

∆d (m) 0’068 0’0595 0’053 0’0448

N’ (Hz) 2516’16 2875’63 3228’3 3844’94

λ (m) 0’136 0’119 0’106 0’089

N (Hz) 7000 6000 5000 N (Hz)

4000 3000 2000 1000 0 0'136

0'119

0'106

0'089

Gráfica de la longitud de onda respecto a la frecuencia del generador.

N'(Hz) 4500 4000 3500 3000 N'(Hz)

2500 2000 1500 1000 500 0 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000

Gráfica del generador frente a la frecuencia experimental. Cálculo de errores: 

2500 Hz: Eabs=|Vexacto-Vaprox|=|2500-2516’16|=16’16 Erel=Eabs/Vexacto=16’16/2500=6’4·10-3



2900 Hz: Eabs=|Vexacto-Vaprox|=|2900-2875’63|=24’37 Erel=Eabs/Vexacto=71’7/2900=8’4·10-3



3300 Hz: Eabs=|Vexacto-Vaprox|=|3300-3228’3|=71’7 Erel=Eabs/Vexacto=71’7/3300=2’17·10-2



6500 Hz: Eabs=|Vexacto-Vaprox|=|6500-3844’94|=2655’06 Erel=Eabs/Vexacto=2655’06/6500=0’408

Resultados finales: Para la frecuencia experimental 2500 Hz, ha habido un error absoluto de 6’4·10-3. Para la frecuencia experimental 2900 Hz, ha habido un error absoluto de 8’4·10-3. Para la frecuencia experimental 3300 Hz, ha habido un error absoluto de 2’17·10-2. Para la frecuencia experimental 6500 Hz, ha habido un error absoluto de 0’408.

Conclusiones: Con estos resultados, la primera conclusión que podemos sacar es que la última medida es errónea debido a que hay mucha diferencia entre los valores que hemos obtenido de las demás respecto a esta, a pesar de que sea mucho mayor se puede percibir que los resultados para 6500 Hz son erróneos. Otra conclusión que podemos sacar es que el aumento de la frecuencia tiene como resultado la disminución de la longitud de onda....