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Constante de tiempo del termómetro
Física

Constante de tiempo del termómetro

El objetivo del experimento es ofrecer una explicación cuantitativa de la constante de tiempo del termómetro. Esto permite comprender mejor la sensibilidad térmica del termómetro.

10-20 min
Calor y temperatura
termómetro; constante de tiempo; respuesta térmica

Lo que aprenden los alumnos

  • Constante de tiempo de un termómetro
  • Ley de Newton sobre el calentamiento o el enfriamiento

La base científica de este experimento

Supongamos que tenemos un termómetro en equilibrio térmico con el entorno, a una temperatura igual a T₀. Si, en el instante t = 0 segundos, colocamos el termómetro en un vaso de precipitados con agua hirviendo a T₁ = 100 °C, es posible observar el siguiente comportamiento en la lectura del termómetro en función del tiempo.

Esto significa que el termómetro tarda un cierto tiempo en indicar la temperatura real, en función de su capacidad de respuesta ante un estímulo externo.

La acústica es la ciencia interdisciplinar que se ocupa del estudio del sonido.

La palabra «acústico» deriva del término griego ακουστικός (akoustikos), que significa «relativo al oído o destinado a él, dispuesto a oír», y que a su vez proviene del verbo ακούω (akouo), «oigo». El sinónimo latino es «sónico». Una vez que los especialistas en acústica ampliaron sus estudios a frecuencias por encima y por debajo del rango audible, se hizo habitual denominar a estos rangos de frecuencia «ultrasónicos» e «infraسونicos», respectivamente, mientras que la palabra «acústico» pasó a referirse a todo el rango de frecuencias sin límite alguno.

La nota fundamental y los seis primeros armónicos de una cuerda vibrante. Los primeros registros sobre el estudio de este fenómeno se atribuyen a la China antigua, del año 3000 a. C.

El espectro completo se puede dividir en tres secciones: audio, ultrasónico e infrasónico. El rango de audio se sitúa entre los 20 Hz y los 20 000 Hz. Este rango es importante porque el oído humano puede detectar sus frecuencias. Este rango tiene numerosas aplicaciones, entre las que se incluyen la comunicación verbal y la música.

En este manual propondremos algunos experimentos sencillos que se pueden realizar con un par de diapasones. Un diapasón es un generador de sonido. Fue inventado por John Shore, trompetista real, en 1711, y se utiliza para determinar la altura musical y también en experimentos acústicos. Se trata de un generador de sonido puro de una frecuencia bien determinada, constituido por un cuerpo metálico elástico que, al vibrar, genera en el aire circundante ondas elásticas longitudinales de frecuencias acústicas.

De hecho, cuando se excitan —por ejemplo, al recibir un golpe con un martillo—, las puntas se acercan entre sí, lo que crea en el espacio circundante una ligera «depresión» en el exterior y una ligera compresión en el interior.

Al vibrar periódicamente, el diapasón comprime y enrarece alternativamente el aire circundante, que transmite esta perturbación en forma de ondas longitudinales que se alejan de la fuente. Cuando estas ondas llegan al oído, provocan la percepción del sonido.

Emisión de sonido por parte de un diapasón, debida a la rarefacción y la compresión del aire circundante.

Dos notas cuyas frecuencias fundamentales guardan una relación que corresponde a cualquier potencia de dos (por ejemplo, la mitad, el doble o cuatro veces) se perciben como muy similares. Por ello, todas las notas que presentan este tipo de relaciones pueden agruparse en la misma clase de altura.

A la octava nota, u octava, se le da el mismo nombre que a la primera, pero tiene el doble de frecuencia. Para diferenciar dos notas que tienen la misma clase de altura pero que se encuentran en octavas diferentes, el sistema de notación científica de la altura combina el nombre de una letra con un número arábigo que designa una octava concreta.

Equipo utilizado

  • Calorímetro de mezcla — HEA-008
  • Termómetro -10 ° / +110 ° — HEA-005
  • Cronómetro digital — MEC-055
  • Vaso de precipitados de perfil bajo, de vidrio de borosilicato — HEA-001, HEA-002, HEA-003

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