Calcolo sperimentale velocità del suono Federico Candusso Classe 4^liceo Calcolo sperimentale velocità del suono Il fenomeno del suono nelle onde stazionarie 4^ liceo LICEO SCIENTIFICO DON BOSCO (BS) DON BOSCO BRESCIA

UN PRIMO SGUARDO ALL’ESPERIMENTO TIPOLOGIA DELL’ESPERIMENTO: Molto semplice che si può fare in casa OBBIETTIVO: Calcolare la velocità sperimentale del suono OBBIETTIVO PLUS: Ottenere dei risultati con errori sperimentali ridotti, dati attendibili e soprattutto affidabili rispetto alla velocità teorica assegnata al suono nell’aria. STRUMENTAZIONE E MATERIALE OCCORRENTE: Un recipiente pieno d’acqua( grandezza a piacere). Un tubo di plastica o di altro materiale. Uno smartphone con una applicazione per produrre suoni di nota frequenza( nel mio caso ho utilizzato l’app. GSound per windows phone). Un pennarello per graduare il tubo e segnare le misure interessate.

Introduzione all’esperienza Innanzi tutto l’esperienza che andremo a svolgere riguarda il suono e in modo particolare la sua velocità. Per calcolarne la velocità ho sfruttato un fenomeno già visto e rivisto durante le lezioni, ovvero il fenomeno delle onde stazionarie in un tubo.

Ma per poter proseguire nell’esperienza è necessario precisare cosa si intende per onde stazionarie Un'onda stazionaria è una perturbazione periodica di un mezzo materiale, le cui oscillazioni sono limitate nello spazio: in pratica non c'è propagazione lungo una certa direzione nello spazio, ma solo un'oscillazione nel tempo. Pertanto, è soltanto il profilo dell’onda stazionaria a muoversi, oscillando "su e giù" in alcuni punti. I punti ove l'onda raggiunge ampiezza massima sono detti antinodi (o ventri), i punti che invece rimangono fissi (ove l'onda è sempre nulla) sono detti nodi.

In modo particolare noi sfrutteremo le caratteristiche delle onde stazionarie partendo dalle loro caratteristiche. -Per prima cosa il tubo in cui verranno a crearsi le onde è vincolato ad un estremo e svincolato nell’altro come nella seguente figura Il tubo è vincolato ad un estremo essendo immerso parzialmente nell’acqua del recipiente - Utilizzeremo i dati della lunghezzq d’onda determinata dai nodi e dagli antinodi dell’onda che trovano la loro rappresentazione schematica in questa immagine

-Utilizzeremo le armoniche fondamentali delle onde stazionarie, che nello studio dei fenomeni oscillatori, sono le frequenze il cui valore è multiplo intero della frequenza base (frequenza fondamentale) - Infine sfrutteremo il rapporto che esiste tra la lunghezza del tubo e la lunghezza d’onda dell’onda stazionaria che si è venuta a creare nel tubo.

Minimi requisiti matematici Legenda: V= velocità del suono nell’aria λ= Lunghezza d’onda n= Valori multipli della frequenza o armonica fondamentale L= lunghezza del tubo Questa è una formula generale Da cui si ricava la relativa formula inversa Ne ricavo la formula con cui andrò a calcolare la velocità del suono Che vado a sostituire nella formula della velocità

Dati dell’esperimento f (Hz) n L (m) 4L/n V= (4L/n)*f Errore% 1050 7 0.55 m 0.315 m 330 m/s 1.3 % 5 0.35 m 0.280 m 294 m/s 12.5 % 3 0.25 m 0.333 m 349 m/s 4.3 % 1 0.075 m 0.330 m 346 m/s 3.4 % 1000 9 0.80 m 0.355 m 355 m/s 6.1 % 0.60 m 0.343 m 343 m/s 2.5% 0.40 m 0.325 m 325 m/s 2.8 % 333.3 m/s 0.3 % 0.08 m 0.320 m 320 m/s La temperatura mentre eseguivo l’esperimento era di 5°C dunque la V =331.5+0.6*T=334.5 m/s

Grazie per l’attenzione