Ondas Sonoras - Resonancia en una Columna de Aire_Preinforme

Preinforme

Para la realización de esta práctica es imprescindible que tenga un conocimiento básico sobre algunos aspectos. El instructor evaluará este conocimiento solicitando un pre-informe (individual o grupal) o a través de una prueba corta antes de iniciar la sesión de laboratorio.

En las referencias al final de la guía encontrará la relación de la velocidad del sonido con la temperatura.

1. Calcule la frecuencia fundamental y la de los tres primeros sobretonos (armónicos) de un tubo de 45,0 cm de longitud,

a) si está abierto en ambos extremos.
b) si está cerrado en un extremo.
c) Determine el armónico más alto que podrá oír una persona con oído normal (que puede escuchar frecuencias de 20 a 20 kHz) para cada uno de los casos anteriores. La temperatura del aire es de 20 °C.

2. El tracto vocal humano es un tubo que se extiende unos 17 cm de los labios a los pliegues vocales (conocidos como cuerdas vocales) cerca de la mitad de la garganta. Los pliegues se comportan como la lengüeta de un clarinete, y el tracto vocal, como un tubo cerrado. Estime las primeras tres frecuencias del tracto vocal. Suponga que la velocidad del aire es de 344 m/s. (Las respuestas son sólo una estimación, ya que las posiciones de los labios y la lengua afectan el movimiento del aire dentro del tracto).

3. Encima del tubo parcialmente lleno de agua de la Figura 2 se mantiene un diapasón de 500 Hz de frecuencia. Ajustando el nivel del agua, en la columna de aire de longitud ajustable L se produce resonancia cuando el nivel del agua está a distancias L= 16.0, 50,5 y 119.5 cm de la parte superior del tubo. ¿Cuál es la velocidad del sonido en el aire? ¿Cuál es la temperatura del aire?

Sonoras0.JPG

4. Muestre que tanto para tubos abiertos en ambos extremos como para tubos cerrados en un extremo la longitud de onda de los modos estacionarios puede encontrarse a partir de dos longitudes resonantes contiguas. Por ejemplo:

Sonoras01.JPG

¿Por qué las longitudes resonantes contiguas se denotan de manera diferente en los tubos abiertos en ambos extremos (L1, L2, L3, …) y en los tubos abiertos en un extremo (L1, L3, L5, …)?

Muestre también que, calculada la longitud de onda de esta forma, no es necesario tener en cuenta la corrección de los extremos.

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