NO ME SALEN
EJERCICIOS RESUELTOS DE FÍSICA Y BIOFÍSICA
Ondas

 

 

Ejercicio 2.3 Un tubo angosto uniforme de 1,8 m de longitud está abierto en ambos extremos, resonando a dos frecuencias sucesivas de 380 Hz y 456 Hz. ¿Cuál es la velocidad del sonido en el gas del interior del tubo?

 

Capaz que te acordás cómo podían distribuirse las ondas resonantes en un tubo abierto en ambos extremos. La fórmula genérica para un armónico enésimo era:

λn = 2 L / n

Si lo ponemos en función de la frecuencia (acordate que la velocidad de propagación es igual al producto entre la longitud de onda y la frecuencia), quedaría así:

fn = v n / 2 L

Como los armónicos son sucesivos, si la frecuencia enésima es la de 380 Hz, la siguiente es la enésima (n+1) será la de 456 Hz. Puesto en símbolos...

380 s-1 = v n / 2 . 1,8 m

456 s-1 = v (n+1) / 2 . 1,8 m

Con lo que arribamos a un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, que tiene solución, por supuesto, y que vos podés resolver. Fijate que las incógnitas son: el número de armónico, n, y la velocidad de propagación, v, que es lo que a vos te interesa.

Ok... no digas nada... yo te lo hago. paso los denominadores al primer miembro...

1.368 m/s = v n

1.642,6 m/s = v (n+1)

Ahora aplico la propiedad distributiva en el segundo miembro de la segunda ecuación y en lo que me queda reemplazo la primera. No te pierdas.

1.642,6 m/s = v n + v

1.642,6 m/s = 1.368 m/s + v


 

f = v / λ

 

 

 

 

         v = 273,6 m/s  
   

Si te interesa saber de qué números de armónico se trataba, vas con ese valor de velocidad a las ecuaciones originales y despejás n... que te da 5. Se trataba del 5to. y 6to. armónico.

Observación: De los chiquicientos modos posibles de resolver este ejercicio, yo elegí el más pavo, el más ingenuo (el estilo No me salen). Sin embargo me gustaría destacar el método -casi geométrico- con que lo resolvieron los autores. Ellos destacan que la relación entre frecuencias,

fn / fn+1 = 380 s-1 / 456 s-1

debe ser igual -e inversa- a la relación entre longitudes de onda:

λn+1 / λn = 380 s-1 / 456 s-1

y eso es igual -e inverso- a la cantidad de vientres de cada longitud que entran en el tubo entero:

n / (n+1) = 380 s-1 / 456 s-1

De donde sale de manera muy fácil el número 5 (n = 5)... su ruta.

 
Desafío: En otro tubo abierto por ambos extremos y con otro gas, se hallan las frecuencias de dos armónicos sucesivos, que resultan ser 388 Hz y 456 Hz (aunque más o menos... no era un buen instrumento de medición). ¿Cuál es la velocidad de propagación del sonido en ese gas?  
   
Algunos derechos reservados. Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización mar-09. Buenos Aires, Argentina.