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Este informe de práctica de laboratorio virtual explora el efecto doppler acústico, un fenómeno que describe el cambio en la frecuencia de las ondas sonoras cuando la fuente y el observador están en movimiento relativo. Una descripción detallada del efecto doppler, incluyendo la fórmula matemática que lo describe, y luego guía al lector a través de un experimento virtual para verificar la relación entre la frecuencia que escucha el observador y la velocidad del emisor, así como para determinar la velocidad del sonido.
Tipo: Apuntes
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CURSO DE VERANO 3/
Informe de Practica de Laboratorio Virtual Física Básica II / Física II UNIVERSITARIOS: CUSICANQUI KELLY CUENTAS FIESTA MAMANÍ JHONN HALAN MOLINA GUTIÉRREZ JAIR AMIR DOCENTE: MGR. VLADIMIR G. ALANES GARCIA Cochabamba – Bolivia 6 de febrero de
Este caso es el más sencillo solo varía dependiendo de la velocidad del emisor.
Se dibujan sucesivos frentes de ondas que están separadas a una longitud de onda en el centro del emisor. rc=V^ propagacion∗temicion Separación entre 2 frentes de onda→¿^ V^ S P^ ,^ Pes el periodo que tarda en pasar dos frentes de onda por el periodo consecutivo. La longitud de onda media que pasa por el emisor y observador es la misma E=O=1unidad.
El emisor va de izquierda a derecha (V+), observador situado a la derecha del emisor
(^) ¿ vP o ¿ v f hay una relación inversa entre y (^) f , observador situado a la derecha del emisor f^ O >f^ E , observador situado a la izquierda del emisor f^ O <f^ E.
La longitud de la onda medida por el observador que se encuentra a la derecha es 0. CUANDO EL
Figura 2: El observador está en movimiento Formula del efecto Doppler cuando el observador está en movimiento: f ' =
f Donde: f ' : Frecuencia que escucha el observador V (^) O : (^) Velocidad de desplazamiento del observador V (^) E : (^) Velocidad del emisor V (^) S : (^) Velocidad del sonido f : frecuencia que emite el emisor 1.3) MATERIALES Una computadora o una laptop. Contar con conexión a internet. Contar con un simulador para hallar los datos experimentales. Tener apuntes o también guías de laboratorio. Contar con lápiz y bolígrafo para poder anotar los datos que hallemos. 1.4) PROCEDIMIENTO Y MONTAJE EXPERIMENTAL Acceder al simulador que en este caso el Ing. nos facilitó la página, denominada Efecto Doppler acústico, debemos abrirlo en nuestra computadora o laptop. Una vez abierto el archivo nos vamos a la parte de actividades y ahí encontramos la simulación de la práctica. Una vez encontrada la simulación empezamos haciendo clic en nuevo y poniendo los datos que deseamos utilizar en (VE) y (VO) como se muestra en la figura 3. Después calculamos con los primeros datos dados el primer tiempo cuando la primera onda llega al emisor hasta que la segunda onda llegue al emisor figura4. Así iniciamos la medición para hallar los datos que se requieren, vamos variando la VE para ir registrándolos en la tabla 2.
Tabla 1: datos iniciales registrados Registramos los valores medidos de los tiempos para cada VE Tabla 2: Valores dados de VE y valores hallados de f’ 1.6) ANÁLISIS DE DATOS Primeramente, explicaremos como hallamos (^) f '^ ,la fórmula es: f ' = ciclos ∆ t Entonces comenzamos hallando (^) f '^ para cada VE: V (^) E=0.1V (^) S ; t 1 =3.01 ; t 2 =4.97 → ∆ t =t 2 −t 1 =1. f ' 1 =^ ciclos ∆ t
V (^) E=0.3 V (^) S ; t 1 =3.01 ; t 2 =4.53 → ∆ t =t 2 −t 1 =1. f ' 2 =^ ciclos ∆ t
V (^) E=0.5 V (^) S ; t 1 =3.01 ; t 2 =4.09 → ∆ t =t 2 −t 1 =1. n V (^) E [
m s ]^ f '
1 0.1 0. 2 0.3 0. 3 0.5 0. 4 0.7 1. 5 0.9 4.
f ' 3 =^ ciclos ∆ t
V (^) E=0.7 V (^) S ; t 1 =3.01 ; t 2 =3.65 → ∆ t =t 2 −t 1 =0. f ' 4 =^ ciclos ∆ t
V (^) E=0.9 V (^) S ; t 1 =3.01 ; t 2 =3.23 → ∆ t =t 2 −t 1 =0. f ' 5 =^ ciclos ∆ t
Una vez hallado (^) f ' 1 , f ' 2 , f ' 3 , f ' 4 , f ' 5 ; comenzamos a realizar la tabla 3, teniendo en cuenta que f=1 Hz y VE nos dan en la tabla 2, también no olvidemos que según la tabla VE se multiplica por 343 m/s :
1 0.4898 17. 2 0.3421 67. 3 0.0741 158. 4 -0.5625 375. 5 -3.5455 1403. Tabla 3: Medidas de la diferencia de frecuencias y el producto de f’ y VE Graficamos f ' ∗V (^) E en función de (^) f '^ −f , hallamos la grafica de la tabla 3:
Con los parámetros de A y B, el modelo experimental es: f '
'
Haciendo una simple comparación de la ecuación del modelo experimental con la ecuación y=Bx + A tenemos: B=V (^) S →V (^) S=343. Ya que B=VS , entonces el error de VS es igual al de B: V (^) S=( 343.6 ± 0.5) (^) [ m s ]
La relación del producto de la frecuencia que escucha el observador y la velocidad del emisor, en función de la diferencia de frecuencias que escucha el observador y la que el emite es : f '
'
Con: A=( 184 , 4 ± 0.9) ; 0.5 % B=( 343.6 ± 0.5) ; 0.15 % La velocidad del sonido y su error es: V (^) S=(^ 343.6 ± 0.5)^ [ m s ]
El valor de la velocidad del sonido tiene un error no mayor al 0.15%. 1.8) RECOMENDACIONES Asegúrate de tener acceso a una computadora con conexión a internet estable. Verifica que el simulador sea compatible con el navegador o el sistema operativo que usarás. Ajusta los parámetros iniciales como la velocidad del observador V (^) O,y la velocidad del emisor V (^) E. Si el simulador lo permite, realiza capturas de pantalla para documentar configuraciones y resultados clave.
Compara los valores teóricos calculados con las mediciones obtenidas en el simulador. Reflexiona sobre la utilidad del simulador para entender los conceptos estudiados. Realiza varias repeticiones para minimizar posibles errores y confirmar tus resultados. No te limites a las instrucciones; experimenta cambiando otros parámetros para descubrir relaciones adicionales. Si encuentras dificultades, consulta con tus compañeros, al docente de la asignatura, o revisa el soporte técnico del simulador. 1.9)BIBLIOGRAFÍA Alonso M-Finn E.J., Volumen 2. Campos y Ondas. Fondo Educativo Interamericano (1970). Bueche F.J. - Hetch E, Física General, 10ma Edición, © 2007 Feynman R. Leighton, Sands. The Feynman lectures on Physics on physics. Vol II Electromagnetismo y materia, Fondo Educativo Interamericano 1972. Goñi Galarza J., Física General – Teoría, ejercicios, problemas, 9na edición, Lima-Perú. Segura D. – Rodríguez L.- Zalamea E., Teoría y problemas de fundamentos de física I, McGraw-Hill (1982). Tippens Paul E., Física conceptos y aplicaciones, 7ma edición, © 2011.
