Ondas y sonido
Resonancia en tubo
Pulsa Reproducir — excita un tubo abierto en su fundamental; la resonancia amplifica la respuesta.
Resonancia en tubo — simulación interactiva de Ondas y sonido. Pulsa Reproducir — excita un tubo abierto en su fundamental; la resonancia amplifica la respuesta. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.
Resonancia en tubo
Un tubo abierto resuena cuando la frecuencia de excitación coincide con un modo de onda estacionaria.
Para un tubo abierto-abierto, las longitudes de onda permitidas satisfacen L = nλ/2. En resonancia, la amplitud crece porque la energía se transfiere eficientemente al modo del tubo.
- Frecuencia de resonancia fₙ = n·v/(2L)
- Tubo abierto: λₙ = 2L/n
Informe de investigación
Planifique la pregunta antes de abrir el laboratorio.
El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.
Pregunta de conducción
Una columna de aire al aire libre (como el tubo de un órgano abierto) resuena a una frecuencia fundamental determinada por su longitud. Si utiliza un tubo más corto, ¿el tono resonante sube o baja?
Predicciones para pesar
- Un tubo más corto resuena a una frecuencia fundamental más baja.
- Un tubo más corto resuena a una frecuencia fundamental más alta.
- La longitud de la tubería no afecta la frecuencia fundamental.
Roles variables
Lo que configuraste:
- Longitud del tubo L (m)
Lo que mides:
- Longitud de onda fundamental λ (m)
- Frecuencia fundamental f₁ (Hz)
Cómo se desarrolla la investigación
- Abra el preajuste de resonancia de tubería y presione Restablecer. El tubo está abierto por ambos extremos, en aire 20°C.
- Habilite la lectura de frecuencia fundamental en la tubería.
- Establezca la longitud de la tubería para cada prueba y registre la frecuencia fundamental.
Ecuación rectora
Fundamental de tubería abierta — f₁ = c/(2L)
Una columna de aire abierta en ambos extremos resuena con una longitud de onda completa que se ajusta al doble de su longitud (λ = 2L), dando una frecuencia fundamental f₁ = c/(2L), la misma relación velocidad-longitud de onda que cualquier onda, aplicada al sonido en el aire.
Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan
- Para una prueba, calcule f₁ = c/(2L) usando c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s para aire 20°C. Compare con la tabla.
- La fundamental de una tubería abierta tiene una longitud de onda completa λ = 2L. Explique, usando v = fλ, por qué f₁ = c/(2L) se deriva directamente de esa longitud de onda.
¿Dónde aparece esto más allá del laboratorio?
- Un tubo cerrado en un extremo (como un clarinete) solo admite armónicos impares y tiene f₁ = c/(4L) fundamental, la mitad de la frecuencia de este experimento para la misma longitud. ¿Por qué cerrar un extremo podría duplicar la longitud de onda efectiva?
- La velocidad del sonido c aumenta con la temperatura del aire. Si tocaras esta misma flauta al aire libre en un día mucho más frío, ¿su tono resonante subiría o bajaría? ¿Por qué es necesario reafinar los instrumentos de viento cuando cambia la temperatura?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.4 Standing waves and resonance
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Bienvenido a la resonancia en tubo
- Selecciona el tubo
- Pulsa Reproducir
- Excita el fundamental
- Abre el panel de estudio
- ¡Lo lograste!
Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.
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