Diseño y construcción de un sonómetro para el estudio del sonido y ondas estacionarias dentro de un tubo

Diseño y construcción de un sonómetro para el estudio del sonido y ondas estacionarias dentro de un tubo [pic 1]

Ing. Diego Proaño Molina

Estudiante: Jiménez Christopher, Portalanza Juan, Vásquez Oscar, Veintimilla Steven, Villacis Dennis.

Departamento de Ciencias Exactas Física, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Extensión Latacunga,

 Latacunga, Ecuador

E-mail:   csjimenez1@espe.edu.ec; japortalanza@espe.edu.ec; olcasquez@espe.edu.ec; dsveintimilla@espe.edu.ec; davillacis3@espe.edu.ec  

(Recibido el 30 de Octubre; aceptado el 30 de Octubre)

Abstract

The construction of a sound level meter from recycled materials is intended to broaden and deepen knowledge about the behavior of sound waves. A sound meter was designed with a PVC tube that would be used to understand sound waves and sound conduction through waves. The sound itself is a certain waveform; in any vibrational disturbance that, propagated through an elastic medium, causes an alteration in the pressure of the medium capable of producing an auditory sensation in a person with normal hearing, or of being able to be detected by a pick-up instrument within the frequency range and intensities of ear perception. In this medium, a series of compressions and thinning originates, moving through it at a speed that depends on the nature of the medium itself. Sound propagates through gaseous media, but it also does so in liquid and gaseous media. The physics of sound will be studied as such, basic concepts, propagation, factors that involve the study of noise levels, nodes, nodes and waves formed to perform the respective calculations and find the specific places of the waves formed where sound is produced with greater tone or with less tone.

Keywords: Sound, waves, pressure, wave_motion, intensity, power, oscillation, tube, tone.

PACS:01.40.Fk, 01.30.la,01.30.Os.0.1.50Pa

Resumen

La construcción de un sonómetro a partir de materiales reciclados tiene como finalidad ampliar y profundizar el conocimiento sobre el comportamiento de las ondas sonoras. Se diseño un sonómetro con un tubo de PVC que sería utilizado para entender las ondas sonoras y la conducción del sonido a través de ondas. El sonido en sí es cierta forma de onda; en cualquier disturbio vibratorio que, propagado a través de un medio elástico, causa una alteración en la presión del medio capaz de producir una sensación auditiva en una persona con audición normal, o de poder ser detectada por un instrumento de captación dentro del rango de frecuencias e intensidades de percepción del oído. Origina en dicho medio una serie de compresiones y enrarecimientos, desplazándose a través de esta a una velocidad que depende de la naturaleza del mismo medio. El sonido se propaga a través de medios gaseosos, pero también lo hace en medios líquidos y gaseosos. Se estudiará la física del sonido como tal, conceptos básicos, propagación, factores que involucran el estudio de los niveles de ruido, nodos, antinodos y ondas formadas para realizar los cálculos respectivos y encontrar los lugares específicos de las ondas formadas donde el sonido se produce con mayor tono o con menor tono.

Palabras claves: Sonido, ondas, presión, movimiento_ondulatorio, intensidad, potencia, oscilación, tubo, tono

1. OBJETIVO.

Construir un sonómetro a partir de materiales reciclados para el estudio de los fenómenos referentes a la conducción del sonido a través de ondas dentro de un tubo.

• Identificar las variables que influyen en la conducción del sonido.
• Entender el comportamiento de las ondas estacionarias dentro de un tubo.
• Reconocer las características de las ondas estacionarias.
• Calcular la longitud de onda que se produce en el tubo a determinada frecuencia.
• Estudiar el comportamiento del sonido como ondas mecánicas en el espacio.

1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.

Todo estudiante, antes de proceder a realizar la experimentación dentro del Laboratorio de Física debe comprender y entender los conceptos y variables que intervienen en los fenómenos ocasionados por el sonido para así llegar a que las conclusiones del trabajo se aproximen al análisis científico para así contribuir al entendimiento del estudiante y de la comunidad en general.

1. CONCEPTOS DE SONIDO.

El sonido es un fenómeno físico que consiste en la alteración mecánica de las partículas presentes en un medio elástico, producidas por la vibración de un elemento capaz de provocar una sensación auditiva. Estas vibraciones son transmitidas por un medio, generalmente el aire, como ondas sonoras. (Ceta, 2007)

ONDAS.

Una onda es una perturbación que avanza a través de un medio material o incluso el vacío, propagándose. Al transmitirse por un medio material son denominadas ondas mecánicas, mientras que las ondas propagadas en el vacío son ondas electromagnéticas. (Franco Garcia, 2012)

CLASIFICACION DE LAS ONDAS.

Las ondas longitudinales se dan cuando la vibración de la onda es paralela a la dirección de propagación de la propia onda. Se dan debido a las sucesivas compresiones y enrarecimientos del medio.

Las ondas transversales se dan cuando la vibración es perpendicular a la dirección de la onda. Se caracterizan por la presencia de crestas y valles. (Tipler & Mosca, 2010)

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Figura 1. Tipos de ondas. (Frutos, 2010)

ONDA SONORA.

Las ondas sonoras son de tipo longitudinal. Cuando un cuerpo vibra imprime un movimiento de oscilación a las moléculas de aire que lo rodean, haciendo que la presión del aire se eleve y descienda. Estos cambios de presión se transmiten por colisión entre las moléculas de aire y la onda sonora es capaz de desplazarse hasta llegar a nuestros oídos. (Laforga Fernandez, 2001)

POTENCIA.

Se conoce como potencia de sonido a la energía total de sonido generada por la fuente por unidad de tiempo. Es medida en watios (W).

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INTENSIDAD.

Se define como intensidad de sonido a la potencia del sonido por unidad de área (watios/m2).

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NIVELES SONOROS.

Las presiones acústicas que capta el oído humano sufren una constante variación. La presión acústica mínima que el oído puede captar es 2*10^-5 Pa, mientras que el máximo umbral es de alrededor 20 Pa. (Andalucia)

Debido a los extensos valores se utiliza una escala logarítmica que lleva como unidad, el decibelio.

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