Midiendo la velocidad del sonido con una cámara de alta velocidad


 

He comenzado mis 10 experimentos con cámaras de alta velocidad y comentaré algunos en forma individual como éste por ejemplo.

Con muy poco podemos calcular a que velocidad a la que viaja el sonido en el aire utilizando una cámara que pueda filmar entre 500 y 1000 fps (fotogramas por segundo)

Utilizaremos la detonación de un explosivo pequeño, puede ser un petardo, yo usé la detonación de un fusible con el banco de capacitores descrito en este mismo blog, será necesario construir un pequeño sensor que tiene un micrófono electret, un transistor común (BC550) y algunos componentes mas, este artilugio hace encender un led cuando recibe un sonido (ver el video).

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Circuito gentileza de Baldo del foro de científicos aficionados, puede usar cualquier transistor tipo npn, un bc548  o un bd139 funcionaran bien

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El sensor armado y alimentado con una vieja batería de móvil

Para alimentar el sensor se uso una batería de teléfono móvil, generalmente son de 3,7v, si el led queda medio encendido, puede variarse el valor del preset de 1 K que va en paralelo con el led hasta que quede apagado cuando no hay sonido.

El dispositivo es muy sencillo, se coloca el petardo a una distancia de 5 metros de donde colocamos el sensor, esta distancia debe ser medida con una cinta métrica y tiene que ser exacta, puede hacerse con distancias de hasta 1 metro, pero para tener mayor precisión en el cálculo unos 5 metros esta bien.

Puede hacerse este experimento usando una cámara común que grabe a 30 fps, pero deberá usarse en ese caso una distancia 10 veces mayor, (50 metros).

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La cámara debe “ver” el petardo y el led del sensor.

Se hace la detonación y se filma.

Luego la filmación se analiza cuadro por cuadro con un editor de videos, se vera el frame donde se produce la detonación y si adelantamos cuadro a cuadro veremos que el led del sensor se enciende recién luego de varios cuadros, en la prueba que realicé a 480 fps y con una separación de 5 metros hubo 7 cuadros entre el flash de la explosión y el encendido del led, es decir que tardó 0,01458 segundos en recorrer 5 metros, la velocidad será:

V=∆E/∆t= 5m/0,01458seg= 342,9 m/seg

* cada frame equivale a 1/480seg= 0,00208 seg  por tanto el tiempo de 7 frames = 7x 0,00208seg= 0,01456seg

La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/seg un número bastante parecido al que se encontró en forma experimental, que es apenas un 0,8 % mayor.

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4 comentarios en “Midiendo la velocidad del sonido con una cámara de alta velocidad

  1. Muy bueno, pero ¿cuual es la manera más simple de conseguir el sensor de sonido? ¿existe en el mercado

    • No esta en el mercado como algo comercial, igual es muy simple y alguna persona con mínimos conocimientos de electrónica puede fabricarlo, otra salida es usar una cámara común una distancia de unos 60 o 70 metros y usar como sensor la banda sonora de la propia película. Con la cámara de alta velocidad esto no puede hacerse porque cuando filman en HS no graban audio.

  2. Bajé este libro de Internet archive y me parecio que te podia interesar . Habla de extraccion de los productos de fision del torio y me parecio que los experimentos son accesibles. archive.org/index.php

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