Velocidad del sonido en tubo de resonancia

Introduzca la frecuencia de excitación del diapasón y dos longitudes consecutivas de la columna de aire en las que se escucha resonancia. La calculadora obtiene la separación, la duplica para hallar la longitud de onda y la multiplica por la frecuencia. Como ambas lecturas pertenecen a resonancias consecutivas del mismo tubo, la corrección de extremo desconocida se anula en la diferencia y no requiere una estimación aparte.

Mida dos resonancias realmente consecutivas

Utilice un solo diapasón a frecuencia fija y varíe lentamente la longitud de la columna de aire. Anote la primera longitud con una resonancia clara; después continúe en la misma dirección y registre la siguiente resonancia clara. Las lecturas deben corresponder a modos adyacentes, no simplemente a dos posiciones con sonido intenso. En un tubo cerrado por agua en un extremo y abierto en el otro, dos resonancias permitidas sucesivas están separadas por media longitud de onda. Si omite una resonancia, la distancia medida contendrá varias medias longitudes de onda y la calculadora devolverá una velocidad demasiado alta por el mismo factor entero. Lea ambas longitudes desde el mismo punto de referencia, no cambie la orientación del tubo y seleccione en el formulario la unidad común. El segundo valor debe ser mayor que el primero. Conviene repetir el ensayo, pues determinar de oído el punto de máxima intensidad introduce incertidumbre. Si el procedimiento lo permite, promedie las diferencias de longitud de ensayos coherentes antes del cálculo, en vez de promediar por separado las dos columnas de longitudes originales.

Cómo permite calcular la velocidad la separación entre resonancias

Un tubo de resonancia cerrado-abierto admite patrones impares de cuartos de longitud de onda. Sus longitudes resonantes de columna de aire pueden expresarse como un múltiplo impar de un cuarto de longitud de onda más una corrección de extremo, causada porque el antinodo de desplazamiento se prolonga ligeramente fuera del borde abierto. Al restar la longitud efectiva menor de la mayor para dos resonancias consecutivas del mismo tubo, esa corrección común desaparece. La diferencia restante equivale a media longitud de onda; por tanto, la longitud de onda es el doble de la separación medida. Luego se aplica la relación de ondas: la velocidad es la frecuencia multiplicada por la longitud de onda, es decir, v = 2f(L2 - L1). La calculadora convierte primero ambas longitudes a metros, aplica esta relación y muestra la velocidad en metros por segundo, la longitud de onda y la separación convertida. No estima la corrección de extremo porque este método por diferencias no la necesita. Se presupone una frecuencia conocida y estable, resonancias de la misma secuencia longitudinal y condiciones constantes entre lecturas.

Interprete el resultado e investigue las discrepancias

Compare el valor calculado con una referencia adecuada para el gas y las condiciones del laboratorio. Recuerde que la velocidad del sonido en el aire depende sobre todo de la temperatura, aunque también influyen su composición y humedad. Una diferencia no significa automáticamente que la fórmula sea incorrecta. Entre las causas experimentales frecuentes se encuentran elegir resonancias no consecutivas, leer la escala desde puntos de referencia distintos, mover el nivel del agua con demasiada rapidez, sostener el diapasón en otra posición o usar su frecuencia nominal cuando la real difiere. La precisión del resultado depende de la separación medida: restar dos longitudes parecidas puede aumentar el efecto relativo de la incertidumbre de lectura. Exprese cifras significativas acordes con la resolución de la regla y la tolerancia de frecuencia, aunque la calculadora entregue un valor numérico estable. La herramienta representa el método ideal de separación de resonancias; no corrige el diámetro del tubo, las pérdidas viscosas, el ruido, los gradientes térmicos ni propaga incertidumbres. Para reforzar el experimento, repita la medición, documente la temperatura ambiente, calcule cada ensayo válido y examine la dispersión.