Tubo de Quincke PDF

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guion para realizacion informe de tubo de quincke lab de fisica 1 Uva...

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TUBO DE QUINCKE

MATERIAL NECESARIO Generador de funciones, altavoz, micrófono, polímetro con amplificador incorporado, cable BNC, regla graduada. OJETIVO DE LA PRÁCTICA Determinación de la longitud de onda y de la frecuencia de una onda sonora. FUNDAMENTO TEÓRICO En un tubo de Quincke, la onda sonora emitida por el altavoz A se divide en el punto (1) en dos ondas, que avanzan por los tubos a y b según se indica en la Fig. 1. Ambas ondas interfieren en el punto (2) por lo que la presión en ese punto variará de forma armónica; su amplitud será mínima cuando ambas ondas lleguen a dicho punto en oposición de fase, es decir, cuando:

 = ( 2n + 1) 

siendo: n = 0, ±1, ±2, ±3,

(1)

donde  es la diferencia de fase entre ambas ondas. Por otro lado, la diferencia de fase está relacionada con la diferencia de caminos dn recorridos por ambas ondas mediante la expresión:

 =

2 dn 

(2)

Entre las ecuaciones (1) y (2) se obtiene:

dn = ( 2 n + 1)

 2

(3)

Para dos mínimos consecutivos ( ni = n y nj = n+1 ) se obtiene:

dn +1 − dn = 

(4)

Pero dn+1 – dn = 2· d, donde d, según se indica en la Figura 1, representa la distancia que hay que desplazar el tubo b para pasar de un mínimo al siguiente. Por tanto, la ecuación (4) puede escribirse:

 = 2 d

(5)

Luego, la longitud de onda  de la onda sonora emitida por el altavoz A se puede obtener si se determina d experimentalmente. Para detectar los mínimos de presión en el punto (2) utilizamos un micrófono M y un polímetro P. Las vibraciones producidas en el micrófono M colocado en las inmediaciones del punto (2) se transforman en corrientes eléctricas, las cuales son detectadas por un polímetro suficientemente sensible, de forma que la presión acústica en el punto (2) será mínima cuando la intensidad registrada en el polímetro sea también mínima.

Altavoz (A)

~

Micrófono (M)

Figura 1 66

Polímetro (P)

MODO DE OPERAR a) ConectE el generador de funciones (GF-232 Promax) a la red y pulse la tecla roja LINE. b) Mediante una de las teclas negras seleccione la función senoidal (~ ~). c) Presione la tecla del rango de escala correspondiente a 2k - 20 k. d) Seleccione la frecuencia de 2.50 kHz girando el control de la izquierda. e) Mediante giro del control de AMPLITUDE se gradúa la intensidad del sonido emitido. f) La salida del generador es la marcada con el símbolo O→ (50 ). g) Sitúe las clavijas del polímetro para medir en corriente alterna (1,5 v ~). Advertencia Ajustando la AMPLITUDE del generador procure mantener la aguja del multímetro en la zona central de la escala. La aguja del polímetro no debe llegar nunca al final de la escala. Es conveniente que el generador de funciones esté encendido unos minutos antes de tomar medidas.

A continuación, se mueve lentamente el tubo b separándole del tubo a hasta conseguir el primer mínimo en el polímetro. Se mide con la regla la distancia S1 entre los tubos a y b. Se sigue separando el tubo b hasta encontrar al menos otros tres mínimos. Para frecuencias más altas el número de mínimos que se pueden determinar es mayor. No separe nunca los tubos mas de 28 cm. La distancia media d entre dos mínimos consecutivos será:

d =

Sn − S1 n −1

(6)

siendo n el número total de mínimos hallados, Sn la distancia entre tubos correspondiente al último mínimo y S1 la correspondiente al primer mínimo. La longitud de onda se calcula mediante la expresión (5). Repita el procedimiento anterior para determinar experimentalmente las longitudes de onda correspondientes a frecuencias de 2.90 kHz, 3.30 kHz, 3.70 kHz ... y 6.50 kHz. Lleve los valores obtenidos a la Tabla 1. N (Hz)

S1 (m)

Sn (m)

n

d (m)

 (m)

 (m)

2500 2900 3300

N´ (Hz)

TABLA 1 TABLA 2

...

6500

La frecuencia N dada por el generador puede compararse con la frecuencia N' obtenida a partir de las medidas experimentales de  ya que N' se puede calcular a partir de la relación:

v =  N

(7)

siendo v la velocidad del sonido en el aire, la cual está relacionada con su temperatura t mediante la expresión : v = 331,45 1 +

t 273

(m/s)

(8)

donde t es la temperatura del aire en grados centígrados. Calcule de esta forma N' para cada longitud de onda y lleve los datos obtenidos a la Tabla 2. REPRESENTACIÓN GRÁFICA Represente gráficamente: - la longitud de onda  frente a la frecuencia del generador N - la frecuencia del generador N frente a la frecuencia experimental N' Justifique el tipo de gráfica obtenida en cada caso. 67...