1r ciclo Experimento relación frecuencia de ondas con energía potencial transmitida a cuerpo en suspensión

[Marceltovi]

Apreciados compañeros,

estoy haciendo un experimento para mi trabajo final de física (2o bachillerato) en el que quiero relacionar la frecuencia de ondas sonoras con la energía que transmiten a un cuerpo en suspensión. Para ello he conectado un altavoz a un pequeño tubo en el interior del cual se mueve libremente una bola. He observado que la altura a la que se desplaza la bola aumenta al aumentar la frecuencia de la onda hasta llegar a un máximo. A partir de este, la altura de la bola disminuye a medida que va aumentando la frecuencia. La relación frecuencia - altura que obtengo es parecida a una parábola invertida.

No entiendo que es lo que está pasando. ¿Podríais ayudarme ?

Muchas gracias

[Al2000]

Re: Experimento relación frecuencia de ondas con energía potencial transmitida a cuerpo en suspensión

¿Probaste con altavoces de distinto tamaño? La energía que puede emitir un altavoz depende de la frecuencia; un altavoz grande emitirá sonidos poco intensos en las frecuencias altas, mientras que con un altavoz pequeño tendrás la situación opuesta. Deberías probar a usar la misma frecuencia e intensidad de la señal aplicada a altavoces de distinto tamaño.

Saludos,

$\mathcal A \ell$

[Marceltovi]

Re: Experimento relación frecuencia de ondas con energía potencial transmitida a cuerpo en suspensión

¿Probaste con altavoces de distinto tamaño? La energía que puede emitir un altavoz depende de la frecuencia; un altavoz grande emitirá sonidos poco intensos en las frecuencias altas, mientras que con un altavoz pequeño tendrás la situación opuesta. Deberías probar a usar la misma frecuencia e intensidad de la señal aplicada a altavoces de distinto tamaño.

Saludos,

$\mathcal A \ell$

Muchas gracias por tu aportación.

Para cada frecuencia anoté la intensidad y la posición de la bola. En mi experimento, la relación intensidad-frecuencia es creciente en el ámbito de estudio, por lo que lo que comentas no explicaría la relación parabólica frecuencia-posición que obtengo.

Estoy intentando calcular la velocidad de movimiento vertical de la bola por si aumentase con la frecuencia. Al menos me serviría para indicar el rozamiento de la bola como posible explicación al fenómeno.

El tema me está sobrepasando.

[Breogan]

Re: Experimento relación frecuencia de ondas con energía potencial transmitida a cuerpo en suspensión

Hoal:

Apreciados compañeros,

estoy haciendo un experimento para mi trabajo final de física (2o bachillerato) en el que quiero relacionar la frecuencia de ondas sonoras con la energía que transmiten a un cuerpo en suspensión. Para ello he conectado un altavoz a un pequeño tubo en el interior del cual se mueve libremente una bola. He observado que la altura a la que se desplaza la bola aumenta al aumentar la frecuencia de la onda hasta llegar a un máximo. A partir de este, la altura de la bola disminuye a medida que va aumentando la frecuencia. La relación frecuencia - altura que obtengo es parecida a una parábola invertida.

No entiendo que es lo que está pasando. ¿Podríais ayudarme ?

Muchas gracias

Lo primero que se me vino a la mente es que la potencia que estaba consumiendo el parlante en cada frecuencia era distinta, pero tu ultimo comentario me hace suponer que ya lo tuviste en cuenta y que mantuviste dicha potencia constante para todas las frecuencias.

Supongo que el experimento consiste en un tubo vertical, en el interior del cual esta una esfera (supongo que liviana y de baja densidad), que es sometida a una onda de presión generada por el parlante.
Intuyo (y solo intuyo por que nunca lo comprobé practica o teóricamente) que si varias el peso de la esfera sin variar sus dimensiones, que en definitiva es variar su densidad, va a cambiar la frecuencia a la que se produce el máximo de altura de la esfera (siempre manteniendo la potencia del parlante constante). Lo que se podria llamar un fenómeno de "resonancia".

Si usas una esfera de telgopor o material similar, podes agujerearla e ir agregando en su interior distintos pesos para cada experimento y verificar o no lo que dije.

s.e.u.o.

Suerte!!

PD: si fuera como intuyo, es un problema interesante para desarrollar teoricamente.

[Richard R Richard]

Re: Experimento relación frecuencia de ondas con energía potencial transmitida a cuerpo en suspensión

Hola , Marceltovi , una pregunta....el extremo superior del tubo está tapado? si es así con que?

La levitación acústica requiere la creación de ondas estacionarias la cuales se obtienen por el rebote de la onda en la tapa superior del tubo, o bien la inyección de otra señal en el mismo lugar.

Puedes mirar algo de esto en https://www.dbplusacoustics.com/levitacion_acustica/


De otro modo si no es así , el diámetro de la bola influye, lo mismo que el peso de la bola, como es más fácil cambiar el diámetro del tubo que el de la bola se me ocurre para que experimentes, uses una bola de ping pong, y la rellenes inyectando con agua mediante una aguja hipodérmica.

Segun entiendo lo que intentas es que la presión acústica por debajo de la bola, impulse a la bola a subir llegando a un equilibrio cuando $\int_S \Delta \vec P \cdot d S=m_B \vec g$

lo que tu quiere hallar es una relación entre la frecuencia y la presion sonora , para buscar una relación satisfactoria tienes https://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_sonido

Solo cuando la relacionamos con la energia de la onda http://laplace.us.es/wiki/index.php/...Da_en_una_onda y https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_sonora

con la intensidad del sonido que a su vez esta relacionada con el medio que la conduce puedes obtener una relación la frecuencia


Supongo que como la intensidad sonora depende de la distancia a la fuente,(cae con el cuadrado de la distancia a la fuente) al elevarse la bola la distancia aumenta, disminuyendo la intensidad , habrá un equilibrio y que la altura alcanzada será mayor cuando la bola permita crear un efecto resonante, como ya te han dicho, es por eso que encuentras un máximo y luego decae. Fijate si vuelve a ascender aproximarte al doble de la frecuencia de máximo que has hallado...

y también puede que halles una relación o curva entre las alturas de los máximos alcanzados y la frecuencia, independientemente del diámetro y altura del tubo. Intuyo que si el efecto es resonante, la altura y la frecuencia variarán muy poco en función de la masa de la bola.

[arivasm]

Re: Experimento relación frecuencia de ondas con energía potencial transmitida a cuerpo en suspensión

Mi experiencia musical me permite subrayar algo que ha señalado Al: la respuesta de los altavoces a la frecuencia no es plana en absoluto. Conviene tomar en consideración las especificaciones del altavoz. Lo malo es que pocas veces se consiguen encontrar. Yo repetiría el experimento con varios altavoces, y descartaría los comportamientos en las frecuencias extremas. Lo más sencillo es restringir el rango de frecuencias ¡y mucho!

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Por aclarar un poco más lo que dije anteriormente: ésta es la imagen de la llamada respuesta en frecuencia de un altavoz muy concreto (y caro, sobre unos 170 €)

Hay que tener presente que la escala en Y es logarítmica y que no es un altavoz ordinario, sino que se trata de un monitor de estudio.

En los altavoces más baratos lo que suele ser más diferente es la "planaridad" de la respuesta en las frecuencias intermedias.

Por tanto, mi consejo a Marceltovi sería que antes de colocar la pelota midiese con un sonómetro (y lo ideal sería también tomar en consideración la respuesta en frecuencia de éste, es decir, su fiabilidad para cada frecuencia -pues los micrófonos también tienen un comportamiento no plano-). Si no lo tiene, siempre puede emplear una app para Android que haga ese trabajo (aunque la respuesta en frecuencia será peor que un sonómetro de verdad).

En cualquier caso, yo descartaría las medidas para frecuencias inferiores a 200 Hz o superiores a unos 2 kHz.

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Encontré la gráfica para un altavoz barato. Nótense las diferencias con el anterior: