¿Por qué el nivel del agua en un tubo de resonancia aumenta/disminuye a medida que modificamos la altura del depósito de agua?

El aparato de resonancia (que se muestra a continuación) se usa para calcular la velocidad del sonido mediante la interferencia constructiva y destructiva de las ondas sonoras.

Mientras realizamos el experimento, variamos continuamente la longitud de la columna de agua hasta lograr la resonancia.

Alteramos la longitud del agua en la columna de agua de la siguiente manera:

  • Elevamos el depósito de agua más alto que su altura original. Se ve que aumenta el nivel del agua en ambos tubos (columna y depósito).
  • Bajamos el depósito de agua por debajo de su altura original. Se ve que el nivel del agua en ambos tubos (columna y depósito) disminuye.

Esto no parece intuitivo en absoluto .
- Si el agua aumenta en ambos tubos, ¿de dónde viene esta agua extra?
- Si el agua disminuye en ambos tubos, ¿adónde va parte del agua?
- ¿No debería permanecer el líquido en el mismo nivel? para que se mantenga la misma presión?

Aclaración adicional :
si la longitud de la altura en la columna de agua (BC) es h . Entonces espero ver la altura del depósito de agua también. h para que estén al mismo nivel.
Ahora, a medida que elevamos el depósito de agua, el nivel del agua debe permanecer exactamente igual (igual a h ) nivel. Pero lo que sucede es que la altura de la columna de agua y el nivel del agua en el depósito aumentan y se vuelven más que h .
Sucede lo contrario cuando disminuimos la altura del depósito de agua.

Toda ayuda es apreciada.Aparato de tubo de resonancia

Creo que esto es simplemente una cuestión de marco de referencia. ¿"aumentar" o "disminuir" con respecto a qué? Creo que la referencia aquí es "observador externo", no "centro del artilugio". Si levanta el depósito, la parte superior de la columna de agua sube con respecto al mundo exterior, pero menos que el propio depósito. Entonces podría decirse que baja con respecto al "centro del artilugio"

Respuestas (2)

El agua ocupa un volumen fijo. V . Ocupará los tubos hasta una altura que permita que encierre ese volumen.

Al manipular los tubos, está cambiando el área de la sección transversal que es más baja. Cuando el área transversal promedio es más baja, el agua tiene que subir a un nivel más alto. Cuando el área transversal promedio es más alta, el agua cae a un nivel más bajo.

Todo esto supone un análisis estático (el agua tiene tiempo para alcanzar el equilibrio). Si está moviendo las cosas rápidamente, entonces la inercia del agua puede cambiar las observaciones.

+1 Gracias por la respuesta! Aunque no estoy seguro de cómo la manipulación de los tubos cambia el área de la sección transversal.
El depósito tiene un área amplia, el tubo debajo tiene un área pequeña. Si levanta el depósito, está reduciendo el área transversal promedio en la parte más baja del tubo (que es donde ocupa el agua).
no estoy seguro de seguirlo; ¿Es como cuando levantamos el depósito, el tubo en la parte inferior se dobla un poco y eso constriñe el área de la sección transversal?
No. El propio tubo conserva su forma. Pero sólo nos interesa la porción más baja. Entonces, la sección transversal promedio de la parte más baja depende de la orientación. Levantar una sección ancha más arriba significa que la parte más baja ahora es más delgada (no porque el tubo haya cambiado, sino porque lo que comprende la "sección más baja" ha cambiado).

Si ambos lados están abiertos a la atmósfera como en tu diagrama, el agua permanece al mismo nivel en los dos lados. El nivel del agua sube o baja dependiendo de si mueves el depósito hacia arriba o hacia abajo.

No aparece ni desaparece agua. El volumen de agua permanece igual. Lo que cambia es la forma de la vasija. En lugar de tener los lados izquierdo y derecho de la misma longitud (como en el diagrama de abajo a la izquierda), está haciendo que el lado del depósito (a la derecha) sea más corto y el lado del cilindro (izquierda) más largo, o viceversa. Más importante aún, está alterando la "profundidad" de los vasos conectados: la parte inferior del tubo de conexión se mueve hacia abajo o hacia arriba.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Por ejemplo, suponga que el nivel del agua está 5 cm por debajo de la parte superior del tubo en ambos lados y 15 cm por encima de la parte inferior del tubo de conexión. Si baja el depósito (lado derecho) 10 cm, el nivel del agua baja 5 cm. En relación con la parte superior del tubo, el agua sube por la derecha 5 cm (por lo que ahora está nivelada con la parte superior) y desciende por la izquierda 5 cm (por lo que ahora está a 10 cm de la parte superior).

Esta operación se puede realizar en 2 pasos:

  1. Corta los 5 cm superiores del lado derecho y agrégalos a la parte superior del lado izquierdo, cambiándolo de una forma de U a una forma de J invertida. Esto altera la forma del tubo y cambia el nivel del agua en relación con el tubo pero no en relación con el laboratorio.

  2. Baje el tubo alterado 5 cm. Esto cambia el nivel del agua en relación con el laboratorio.

La forma del tubo en U se ha alterado. La forma del agua se ha mantenido igual. Todo lo que ha pasado es que ahora está 5 cm más abajo. El nivel del agua todavía está 15 cm por encima del fondo del tubo. Ni el volumen del tubo ni el del agua han cambiado.

+1 Gracias por la respuesta; ¡Creo que tu respuesta sí tiene sentido!
(Aclarando) A medida que bajamos el embalse, la columna de agua principal va disminuyendo. Y el agua en el embalse, aunque aumenta, parece disminuir a medida que bajaba de su altura inicial. (¿bien?)
Eso es correcto. Al bajar el depósito, el nivel del agua en ambos lados desciende con respecto a su posición anterior. Pero en relación con la parte superior del depósito, sube.
¿Por qué el nivel del agua en un tubo de resonancia aumenta/disminuye a medida que modificamos la altura del depósito de agua?
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