Tubo de Kundt
Esto también era así cuando el tubo se estrechaba ligeramente cerca del centro.
Kundt repitió este experimento con un anillo de corcho situado en el tubo, y descubrió que el anillo a veces se movía del final del tubo al nodo más cercano, y a veces en la dirección opuesta.
Movimientos similares a éstos se dan en barras vibrando longitudinalmente.
Si el tubo fuese otra vez frotado, el polvo se esparciría de nuevo, y cuando el tono sonase, se depositaría otra vez de la misma forma.
Pero, si el sonido se interrumpe de repente, dando rápidamente al tubo un golpe seco y después cubriéndolo con una tela en mitad del golpe, se pueden observar las mismas acumulaciones de polvo, pero las delicadas líneas desaparecen, y toda la apariencia de la figura será distinta.
Estas figuras en polvo proporcionan un medio conveniente para determinar la velocidad del sonido en sólidos y gases.
La velocidad del sonido en un gas encerrado puede ser calculada por medio de la longitud de onda del gas que se observe y las vibraciones mencionadas anteriormente.
Si bien Kundt usó un cable metálico al que hacía vibrar, en los experimentos más recientes, se ha sustituido por un altavoz conectado a un generador de señales sinusoidales.
Hoy en día el tubo de Kundt, es un aparato que tiene aplicaciones para determinar la velocidad del sonido y medir impedancias acústicas.
Este método permite medir la velocidad del sonido en diferentes gases y el equipo experimental se llama tubo de Kundt.
Con la ayuda de un micrófono conectado a un osciloscopio es posible analizar las ondas sonoras generadas en el interior del tubo.
Una vez aclaradas estas ideas se procede al tratamiento de los datos experimentales obtenidos en la experiencia del tubo de Kundt para determinar la velocidad del sonido en el aire.
La base teórica para comprender el funcionamiento y poder interpretar los resultados experimentales obtenidos con el Tubo de Kundt se centra en el estudio de las ondas estacionarias y su discretización en modos normales.
Existen dos tipos de posiciones importantes en las ondas estacionarias: los nodos y los vientres.
En la animación aparecen los cuatro primeros modos normales para la frecuencia de excitación dada.
Con ello se consigue confinar la onda estacionaría y obtener la llamada condición de resonancia en su interior.
Estas condiciones de contorno suponen que en ambos extremos del tubo siempre se encuentra un nodo (moléculas en reposo).
En uno de los extremos del tubo se encuentran un micrófono y un altavoz, conectado a un generador de funciones, que emite ondas sonoras a una determinada frecuencia.
El micrófono recoge el nivel sonoro existente en el extremo donde se encuentra ubicado.
Con la condición de resonancia se producirá un máximo en la intensidad del sonido generado en el tubo.
Otra forma de proceder consiste en utilizar un tubo semicerrado o cerrado cuya longitud se varía mediante un pistón desplazable.
En la animación del Tubo de Kundt se pueden observar estos detalles.
La onda pasará entonces por un modo normal dando origen a un máximo de intensidad sonora.
[4] Por el contrario, si el tubo se encuentra lejos de la resonancia, el micrófono detectará una intensidad débil y la dinámica ondulatoria del gas estará alejada de un modo normal.
Con ayuda de una regla milimetrada y variando la posición del pistón a una determinada frecuencia f, se mide la distancia del pistón entre dos estados de resonancia consecutivos, que corresponderán a dos modos normales de vibración consecutivos a esa frecuencia.
Otra opción consiste en medir las distancias existentes entre dos nodos de intensidad sucesivos, estando localizados en aquellas posiciones consecutivas del pistón en las que el micrófono detecta un mínimo de intensidad.
Dichos mínimos también estarán separados, aproximadamente, por media longitud de onda.
Se ha comprobado experimentalmente[5] que el error cometido midiendo la velocidad del sonido a partir de los mínimos, es al menos tres veces mayor que con su medición a partir de los máximos.
La tabla que se presenta a continuación está realizada con el método de los máximos, obteniendo las longitudes
En la misma tabla se incluye, en la última columna, la velocidad del sonido v obtenida para cada frecuencia.
