Este sistema permite estudiar los principios fundamentales de la reflexión de ondas ultrasónicas, emulando el funcionamiento de un ecosonda (sonar). Es ideal para la enseñanza práctica de fenómenos acústicos y mediciones indirectas en física experimental.
Objetivos del Experimento
- Demostrar el principio de funcionamiento de una ecosonda.
- Determinar la velocidad del sonido en el aire mediante el tiempo de tránsito de un pulso ultrasónico.
- Calcular distancias a partir del tiempo que tarda una señal en reflejarse.
Principio de Funcionamiento
- Las ondas ultrasónicas se reflejan en las superficies donde cambia la resistencia acústica entre medios. Un transmisor emite pulsos ultrasónicos que, al chocar con un objeto, se reflejan y son captados por un receptor. Midiendo el tiempo entre la emisión y la recepción, se puede calcular la distancia al objeto o la velocidad del sonido, si la distancia es conocida.
- En este sistema, se utilizan dos transductores ultrasónicos que pueden funcionar como emisor o receptor según su conexión. El cuerpo piezoeléctrico convierte energía eléctrica en ondas mecánicas, generando ultrasonido a aproximadamente 40 kHz. Cuando actúa como receptor, convierte las ondas reflejadas en señales eléctricas proporcionales a la amplitud del sonido.
Composición del Sistema
- 02 × Transductores ultrasónicos de 40 kHz (P416000)
- 01 × Generador de señal 40 kHz (F16-014)
- 01 × Amplificador AC (F16-015)
- 01 × Osciloscopio digital de almacenamiento (DQ7202CA)
- 02 × Cables de prueba (PTL927)
- 02 × Bases tipo “V” para soporte
- 01 × Regla metálica de 1 metro (P101413)
- 01 × Placa reflectora
Componentes
- Generador de Señal 40 kHz
- Rango de frecuencia: ajustable entre 35 kHz y 50 kHz (frecuencia nominal: 40 kHz)
- Modo de pulso: duración de pulso ~0.2 ms, intervalo ~80 ms
- Salida del transductor: >18 Vpp
- Salida de disparo (trigger): >9 Vpp
- Rango del contador: 1 kHz a 150 kHz
- Sensibilidad: 100 mV
- Dimensiones: 19 × 13.5 × 7 cm | Peso: 0.5 kg
- Amplificador AC
- Amplificación ajustable: de 10× a 1000×
- Rango de frecuencia: 10 kHz a 50 kHz (100 Hz para entrada de micrófono)
- Salidas: señal, trigger y nivel (a prueba de cortocircuito)
- Nivel máximo de salida: 4 Vpp
- Dimensiones: 19 × 13.5 × 7 cm | Peso: 0.5 kg
- Transductor Ultrasónico 40 kHz
- Transductor piezoeléctrico para aire, utilizado como transmisor y receptor
- Frecuencia de resonancia: 40 kHz
- Ancho de banda: aprox. 6 kHz
- Capacitancia: 2000 pF
- Conector: cable coaxial de 1 m con terminales de 4 mm
- Dimensiones: carcasa 48 × 27 mm | Varilla de soporte: 20 cm × 10 mm
Aplicaciones Comunes
- Medición de distancias mediante ultrasonido
- Demostraciones educativas de acústica
- Determinación de la velocidad del sonido en el aire
- Simulación de sondas de profundidad para cuerpos de agua
