• En este experimento se pueden usar tubos largos y anchos de los que se emplean para enrollar moquetas o tubos de PVC. Funcionan bien los tubos de 10 cm de diámetro pero también se pueden obtener resultados útiles con tubos de menor diámetro.
• Para cerrar un extremo se puede colocar un libro junto a este extremo. Los estudiantes que sean observadores podrán notar diferencias si el libro se aparta gradualmente del extremo del tubo en experimentos sucesivos. No hace falta que el cierre de la abertura sea completo. Algunos tubos se suministran con tapas que pueden resultar útiles para este experimento.
• El tiempo de captación es corto, por ello, puede requerir varios intentos obtener una gráfica correcta del sonido y su eco.
• Las reflexiones en el extremo abierto del tubo están invertidas, mientras que las que se reflejan en un extremo cerrado no. Esto se puede comprobar si se usan impulsos de sonido muy cortos, por ejemplo, un chasqueo de dedos.

• Ejemplos de resultados

Respuestas a las Cuestiones iniciales

• La luz de un rayo llega casi instantáneamente, mientras que el sonido se retrasa ya que su velocidad es mucho menor que la de la luz. Si cada 3 segundos de retardo corresponden a 1 km de distancia la velocidad del sonido es: 1000 m/ 3 s = 333 m/s.

• La velocidad del sonido se calcula del modo siguiente:
• El valor aceptado de la velocidad del sonido a 20 ºC es v=331,5 m/s + 0,607*20 = 343,6 m/s. Ya que la precisión de la medida experimental incluye los dos primeros dígitos de este valor, el resultado del experimento concuerda bien con la velocidad del sonido aceptada.

• En comparación con las velocidades de los objetos corrientes las ondas sonoras viajan muy rápido. La velocidad es lo bastante alta como para que su medida sea un reto tecnológico. Un posible método es medir el tiempo que tarda el eco. Por ejemplo, si estás en un espacio abierto con un edificio algo lejos, puedes intentar cronometrar el tiempo que tarda un sonido fuerte en viajar hasta el obstáculo, reflejarse y volver. Conocido el tiempo y la distancia al edificio puedes calcular aproximadamente la velocidad del sonido.
• Si se quiere usar una técnica parecida en distancia mucho más cortas se necesita un sistema rápido de medida de tiempo, como un ordenador. En este experimento emplearás esta técnica con un micrófono conectado a una interface y ésta al ordenador para medir la velocidad del sonido a temperatura ambiente. El micrófono se coloca al lado del extremo abierto de un tubo. Al hacer un sonido breve al lado de la abertura del tubo el ordenador empezará a tomar datos. Después de reflejarse en el extremo opuesto del tubo el sonido volverá a ser captado por el micrófono. La gráfica correspondiente al sonido mostrará el sonido inicial y el eco. A partir del tiempo y de la longitud del tubo podrás determinar fácilmente la velocidad del sonido.

• Medir el tiempo que tarda el sonido en viajar por un tubo.
• Determinar la velocidad del sonido.
• Comparar la velocidad del sonido en el aire con el valor aceptado normalmente.

Cuestiones Iniciales

• Un método normal para medir la distancia de un rayo es empezar a contar los segundos que transcurren a partir del momento en que se ve la luz del relámpago. Cuando se oye el trueno se detiene la cuenta de modo que cada 3 segundos corresponden a 1 km de distancia. A partir de esta información, cuál es la velocidad del sonido en m/s?

• Montaje general

• Conecta el micrófono a la entrada 1 de la interface 
• Cierra el extremo del tubo con un libro en la abertura y coloca el micrófono junto a la abertura libre. Colócalo algo inclinado para que pueda captar el sonido inicial y el sonido reflejado en el extremo cerrado del tubo.

• Calibración de los sensores

• No es necesario un calibrado. Si la captación muestra una señal poco intensa se debe acercar el micrófono a la fuente de sonido.

• Parámetros de la captación

• Prepara la captación activando las opciones del menú: Captación/Captación modo PC/Rápida. Cuando aparezca la ventana para definir los parámetros de la captación, selecciona:

• 9000 muestras, que corresponden a una captación con una duración total de 0,45 s. 
• Captación inmediata

• Ejecución y tratamiento matemático inicial

• Mide y anota la longitud del tubo
• Utiliza un termómetro para medir la temperatura del aire del laboratorio y anota el valor en la tabla de datos.
• Es importante que, en el momento en que tu compañero aprieta el botón "Aceptar" y empieza la adquisición de datos, des un golpe breve con las palmas o hagas un chasqueo con los dedos al lado del micrófono. Puesto que la captura sólo va a durar unos 0,45 s es fácil adelantarse o atrasarse. Repite la adquisición si es necesario.
• Si se captura bien el sonido y su eco en el extremo cerrado del tubo, la gráfica se parecerá a la de la figura inferior. El segundo tren de ondas corresponde al eco. Haz un zoom de la parte de la gráfica que contiene el sonido inicial y su eco, mediante la opción: Representación/Zoom. A continuación utiliza la opción: Representación/Niveles para medir el intervalo de tiempo entre el principio del sonido y el principio de su eco. Anota este intervalo de tiempo en la tabla de datos.







 





• Repite la medida en cinco experimentos y haz el promedio de los tiempos que has medido en cada uno de ellos.

Análisis de Datos

• Calcula la velocidad del sonido. Recuerda que el intervalo de tiempo corresponde al tiempo de ida y vuelta del sonido en el tubo. 
• El valor aceptado de la velocidad del sonido a presión atmosférica a 0 ºC es 331,5 m/s. La velocidad del sonido aumenta en 0,607 m/s cada ºC. Calcula la velocidad del sonido a la temperatura del laboratorio y compara el valor aceptado con el valor medido.

• Repite el experimento pero utiliza un tubo con el extremo abierto. ¿Qué diferencia hay en el sonido reflejado en este caso con el que se refleja en un tubo cerrado? Calcula la velocidad del sonido y compara el resultado con el que has obtenido en un tubo cerrado.
• Este experimento se puede hacer sin un tubo. Simplemente se necesita una superficie lisa, sin embargo puede haber reflexiones múltiples en el suelo, techo, ventanas, etc., que aumentan la complejidad de los datos registrados.
• Si es posible, llena un tubo con otro gas, como dióxido de carbono. Asegura que se ha sustituido todo el aire por el gas. Si se trata de un gas más denso que el aire, como el dióxido de carbono, coloca el tubo vertical y utiliza una tapa que cierre bien en el extremo del tubo.
• Utiliza esta técnica para medir la velocidad del sonido en aire a distintas temperaturas.
• Busca un método para medir la velocidad del sonido en un medio que no sea un gas.