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ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA 
COLUMNA DE AIRE 
 
 
 
 
 
 
LABORATORIO DE FISICA III 
 
 
 
INFORME DE LABORATORIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRESENTADO POR: 
 
JULIAN ALEXANDER URAN 
COD: 880514 - 70987 
MÓNICA MARÍA ROSAS 
COD: 1088245814 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD TÉCNOLOGICA DE PEREIRA 
FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS 
PEREIRA SEPTIEMBRE 14 DE 2006 
 
lO M oARcPSD| 3741347 
 
 
 
ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA 
COLUMNA DE AIRE 
 
 
 
 
 
LABORATORIO DE FÍSICA III 
 
 
 
INFORME DE LABORATORIO 
PRESENTADO A: 
HECTOR FABIO RODAS 
 
 
 
 
PRESENTADO POR: 
JULIAN ALEXANDER URAN 
COD: 880514 - 70987 
MÓNICA MARÍA ROSAS 
COD: 1088245814 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA 
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS 
PEREIRA SEPTIEMBRE 14 DE 2006 
 
lO M oARcPSD| 3741347 
 
 
 
 
OBJETIVOS 
 
• Identificar los distintos modos de vibración de las columnas de aire 
en tubos abiertos y cerrados 
• Medir la velocidad del sonido en el aire 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TABLAS DE DATOS 
 
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• Frecuencias de resonancia para un tubo abierto 
 
Nº Armónico 
(n) 
Frecuencia 
(Hz) 
1 189.52 
2 400.25 
3 550.18 
4 730.13 
5 920.11 
 
• Frecuencias de resonancia para un tubo cerrado 
 
Nº Armónico 
(n) 
Frecuencia 
(Hz) 
1 91.52 
3 283.05 
5 468.18 
7 657.12 
9 846.37 
 
• Distancia entre modos de resonancia continuos con su 
respectiva frecuencia 
 
 
Frecuencia 
(Hz) 
Longitud 
(m) 
Frecuencia 
(Hz) 
Longitud 
(m) 
 
2380.95 
0.05 
1388.89 
0.05 
0.13 0.20 
0.22 0.35 
0.31 0.50 
0.36 0.65 
 
2083.33 
0.05 
1315.79 
0.05 
0.15 0.20 
0.25 0.36 
0.35 0.51 
0.45 0.67 
 
1923.08 
0.05 
Temperatura: 26ºC 
Frecuencia del 
generador:1150Hz 
0.16 
0.27 
0.38 
0.49 
ANALISIS DE DATOS 
 
Frecuencias de resonancia en un tubo 
 
1. Frecuencia de resonancia dividida por la frecuencia de 
resonancia más baja. 
 
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• Resonancias en un tubo abierto 
 
F 400.25 
= 
F0 189.52 
F 
=2.11 
F0 
 
Frecuencia 
(Hz) 
F/F0 
189.52 1 
400.25 2.11 
550.18 2.90 
730.13 3.85 
920.11 4.85 
 
• Resonancias en un tubo cerrado 
 
F 283.05 
= 
F0 91.52 
F 
=3.09 
F0 
 
Frecuencia 
(Hz) 
F/F0 
91.52 1 
283.05 3.09 
468.18 5.12 
657.12 7.18 
846.37 9.25 
 
Los resultados de dividir las frecuencias entre la frecuencia menor 
deberían dar una serie de números enteros, pero podemos ver 
que los resultados obtenidos no confirman esta aseveración; esto 
debido a que la practica no fue realizada en condiciones ideales, 
es decir, en un ambiente totalmente aislado del ruido, además 
que los instrumentos de medida pueden estar descalibrados. 
 
2. 
F/F0 
Tubo Abierto 
F/F0 
Tubo Cerrado 
1 1 
2.11 3.09 
2.90 5.12 
3.85 7.18 
4.85 9.25 
 
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De acuerdo a lo observado en la tabla la frecuencia determinada 
tiene el primer valor igual para tubo cerrado que para tubo abierto, 
pero no es la misma en los otros valores, debido a que las 
condiciones de frontera no son iguales, hay mayor presión en el 
tubo cerrado que en el tubo abierto 
 
3. De acuerdo a lo que experimentamos en el laboratorio, ninguna 
configuración de tubo nos dio una serie consecutiva de números 
enteros 
 
Medición de la velocidad del sonido 
1. 
• Dis tan cia entre dosnodoscon sec utivos = 
2 
 =2 * 0.08 m 
 
 =0.16 m 
 
• v = * f 
 
v =0.16m * 2380.95Hz 
 
v =380.95 m / s 
 
 
• 
E% = 
datoteorico - dato exp eriemntal 
*100
 
datoteorico 
 
 
E% =
340 - 380.95 
*100
 
340 
 
E% =12.04 % 
 
F=2380.95 Hz 
Distanci 
a inicial 
(m) 
Distanci 
a final 
(m) 
Diferenci 
a 
(m) 
λ 
(m) 
Velocida 
d (m/s) 
Error 
porcentu 
al (%) 
0.05 0.13 0.08 0.16 380.95 12.04 
0.13 0.22 0.09 0.18 458.57 34.87 
0.22 0.31 0.09 0.18 458.57 34.87 
0.31 0.36 0.05 0.10 238.10 29.97 
Promedio 384.05 27.94 
 
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F=2083.33 Hz 
Distanci 
a inicial 
(m) 
Distanci 
a final 
(m) 
Diferenci 
a 
(m) 
λ 
(m) 
Velocida 
d (m/s) 
Error 
porcentu 
al (%) 
0.05 0.15 0.10 0.20 416.67 22.55 
0.15 0.25 0.10 0.20 416.67 22.55 
0.25 0.35 0.10 0.20 416.67 22.55 
0.35 0.45 0.10 0.20 416.67 22.55 
Promedio 416.67 22.55 
 
 
F=1923.08 Hz 
Distanci 
a inicial 
(m) 
Distanci 
a final 
(m) 
Diferenci 
a 
(m) 
λ 
(m) 
Velocida 
d (m/s) 
Error 
porcentu 
al (%) 
0.05 0.16 0.11 0.22 423.08 24.44 
0.16 0.27 0.11 0.22 423.08 24.44 
0.27 0.38 0.11 0.22 423.08 24.44 
0.38 0.49 0.11 0.22 423.08 24.44 
Promedio 423.08 24.44 
 
 
F=1388.89 Hz 
Distanci 
a inicial 
(m) 
Distanci 
a final 
(m) 
Diferenci 
a 
(m) 
λ 
(m) 
Velocida 
d (m/s) 
Error 
porcentu 
al (%) 
0.05 0.20 0.15 0.30 416.67 22.55 
0.20 0.35 0.15 0.30 416.67 22.55 
0.35 0.50 0.15 0.30 416.67 22.55 
0.50 0.65 0.15 0.30 416.67 22.55 
Promedio 416.67 22.55 
 
F=1315.79 Hz 
Distanci 
a inicial 
(m) 
Distanci 
a final 
(m) 
Diferenci 
a 
(m) 
λ 
(m) 
Velocida 
d (m/s) 
Error 
porcentu 
al (%) 
0.05 0.20 0.15 0.30 394.74 16.10 
0.20 0.36 0.16 0.32 421.05 23.84 
0.36 0.51 0.15 0.30 394.74 16.10 
0.51 0.67 0.16 0.32 421.74 23.84 
Promedio 407.90 19.97 
 
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2. Promedio de la velocidad del sonido con su respectiva 
incertidumbre 
 
Frecuencia 
(Hz) 
Velocidad 
(m/s) 
2380.95 384.05 
2083.33 416.67 
1923.08 423.08 
1388.89 416.67 
1315.79 407.90 
Promedio 410.84 
 
 
E% = 
datoteorico - dato exp eriemntal 
*100
 
datoteorico 
 
E% =
340 - 410.84 
*100
 
340 
 
E% =20.84% 
 
El promedio de la velocidad del sonido con su respectiva 
incertidumbre nos dio: 410.84 20.84 m/s 
 
3. Con la expresión v= 333.5 + 0.607 T, siendo T la temperatura en 
grados Celsius medida en el laboratorio, la cual fue de 26ºC 
tenemos que v=349.28 m/s; lo cual nos da un error de 17.62% con 
respecto al dato obtenido experimentalmente 
 
 
 
 
 
PREGUNTAS 
 
1. Compare la velocidad del sonido en sólidos, líquidos y 
gases. Explique por qué son diferentes 
➢ En sólidos la velocidad del sonido está dada por: 
 
• E es el módulo de Young 
• es la densidad 
 
➢ La velocidad del sonido en un fluido esta dada por: 
 
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v = 
 
• 
B =
- Cambio de presión 
Cambio de volumen 
• =Densidad 
 
➢ La velocidad del sonido en los gases esta dada por: 
 
• R es la constante de los gases, 
• m es el peso molecular promedio del aire (R/m = 287 J/kgK para 
el aire), 
• κ es la razón de los calores específicos (κ=cp/cv siendo igual a 1,4 
para el aire), y 
• T es la temperatura absoluta en kelvin. 
 
La velocidad de propagación de la onda sonora depende de las 
características del medio en el que se realiza dicha propagación y no 
de las características de la onda o de la fuerza que la genera, porque 
el sonido se propaga en forma de ondas mecánica las cuales no 
pueden desplazarse en el vacío, necesitan hacerlo a través de un 
medio material (aire, agua, cuerpo sólido). Además, de que exista un 
medio material, se requiere que éste sea elástico. Un medio rígido no 
permite la transmisión del sonido, por que no permite las vibraciones. 
La propagación de la perturbación se produce por la compresión y 
expansión del medio por el que se propagan. La elasticidad del medio 
permite que cada partícula transmita la perturbación a la partícula 
adyacente, dando origen a un movimiento en cadena, por lo que las 
características del material influyen directamente en la velocidad de 
propagación del sonido y por ello es diferente en medios distintos 
2. ¿Qué analogía encuentra entre las ondas estacionarias de 
una cuerda y las ondas estacionarias en tubos abiertos y cerrados? 
 
Análogamente como sucede en una cuerda, en una columna de 
aire las ondas estacionarias se producenpor la superposición de 
ondas longitudinales que inciden y son reflejadas en la parte 
interna de un tubo en estado de resonancia 
 
3. ¿Qué interpretación física tienen los modos propios de 
oscilación en tubos abiertos y cerrados? 
 
Los modos propios de oscilación en tubos abiertos y cerrados son 
aquellos puntos donde se encuentra un máximo de presión. 
El extremo abierto de la columna de aire es aproximadamente un 
antitodo de desplazamiento y uno nodo de presión. El hecho de 
que no haya variación de presión en el extremo de la columna de 
B 
 
 
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aire en un tubo esta abierto a la atmósfera, y la presión en este 
extremo debe permanecer constante. 
El extremo cerrado de de una columna de aire es un nodo de 
desplazamiento debido a que la pared en este extremo no permite 
el movimiento molecular, este extremo corresponde a un antitodo 
de presión esto significa que es un punto de máxima variación de 
presión 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
APLICACIONES 
 
• Construcción de los motores para automóviles, para controlar la 
intensidad del sonido emitido y evitar molestias en el oído 
humano 
 
• Construcción de instrumentos musicales de viento, para 
determinar la longitud y la posición del tubo 
 
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CONCLUSIONES 
 
• 
 
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BIBLIOGRAFIA 
 
 
• Serway Raymond, Física Tomo I McGraw Hill 4º edición 1997 
INTERNET 
• http://www.wikipedia.org 
• www.dliengineering.com 
http://www.wikipedia.org/
http://www.dliengineering.com/