martes, 31 de marzo de 2015

Portada




Guía didáctica: El sonido

Institución:         
Docentes:          Luis Fernando Posada M
Área:                  Ciencias naturales Grado: 11º
Asignatura:        Física

Objetivo:
Determinar el  concepto de sonido  de las ondas  sonoras y su energía, así como sus cualidades.


Para realizar la siguiente actividad, es necesario tener los siguientes materiales: Una guitarra y diferentes cuerdas.


¿Cómo lo haremos?

Todo guitarrista sabe afinar una guitarra. ¿Alguna vez has visto afinar una guitarra? Primero tensa las cuerdas girando las clavijas. Enseguida coloca sus dedos en diferentes trastes para aumentar o reducir la longitud de las cuerdas y de la vibración. También puede tocar diferentes cuerdas (gruesas o delgadas) para obtener tonos diferentes.  Pruébalo.



En la siguiente animación puedes escuchar diferentes cualidades de las ondas sonoras



En el siguiente video entenderás más claramente el concepto de sonido






Marca con una X en los casos que consideres correctos:

( )        Al aumentar el grosor de la cuerda, el tono cambia
( )        Al aumentar el grosor de la cuerda, el tono es menos agudo
( )        Al aumentar la longitud de la cuerda, disminuye la tensión
( )        Al disminuir el grosor de la cuerda, el tono es más agudo
( )        El tono depende de la longitud, la tensión y el grosor de la cuerda


Ahora subraya los factores de los cuales dependen los diferentes tonos:


·         Material de la cuerda, marca de la guitarra, marca de la cuerda
·         Grosor de la cuerda
·         Tensión de la cuerda
·         Longitud total de la cuerda

 



Analiza detenidamente como vibra cada cuerda al pulsarla con el dedo. ¿Vibra en sentido longitudinal o transversal a la cuerda?  Observa.






La cuerda está produciendo una onda sonora que perturba el aire (medio elástico) comprimiéndola y expandiéndola sucesivamente. Así se va transmitiendo el sonido a través del aire como se observa en el dibujo.



¿Qué tipo de onda describe el sonido producido por las cuerdas de la guitarra?
La guitarra es la fuente sonora (la que produce el sonido).  ¿Por qué se  produce el sonido?
¿Por qué se transmite   el  sonido de la guitarra desde la fuente sonora a una distancia de aproximadamente 2 m?  El sonido de la guitarra se puede percibir de diferentes formas en nuestro oído. ¿Cuáles crees? 

Contesta la siguientes preguntas:


¿Qué es el sonido?
¿En qué consiste el sonido?
¿El sonido es una onda mecánica? Por qué?
A mayor frecuencia. ¿Qué pasa con la onda sonora?
Las ondas sonoras, son de ¿qué tipo?
¿En  el vacío se propagan las ondas sonoras? ¿Por qué?
¿Cuál es la importancia de las ondas sonoras?

En la siguiente secuencia didáctica encontrarás todo lo que debes saber de las ondas sonoras...........





Mira la siguiente actividad para que complementes todo lo que sabes








Estas  formas se traducen en las llamadas cualidades del sonido que son tres: Intensidad, tono y timbre. Y a su vez se explican desde el punto de vista de la física respectivamente por las características: Amplitud de onda, longitud de onda y forma de la onda. 



Como conclusión del sonido podemos decir que:



Cualidades del sonido  Cualidades del sonido II

Para finalizar la guía didáctica, contesta las siguientes autoevaluciones animadas




El sonido



El sonido es una forma de energía y se produce cuando algún objeto vibra, produciendo  una onda que viaja por el aire, el agua o el suelo y que es captada por el pabellón de la oreja.   El volumen del sonido tiene que ver con la fuerza con que las ondas sonoras llegan a nuestros oídos. Este se mide en decibeles o beles por medio de un aparato llamado decibelímetro.



  • Los sonidos que son muy fuertes y constantes, producen molestias y daños no solamente a los oídos, sino a la salud mental.   
  • Las ondas sonoras viajan más rápido a través de los sólidos y líquidos y menos rápido por el aire, que es el medio más común por el que nos llegan los sonidos, pero la velocidad con que nos llegan depende también de la distancia en que se encuentren.
  • Los sonidos no pueden propagarse en lugares en donde no hay aire aunque se golpee fuertemente algún objeto.



Video uno:  ¿Qué es el sonido?



Video dos: ¿Qué es la música?



El ruido es un sonido no deseado, todo lo que nos molesta o no nos gusta porque no tiene ritmo o es muy fuerte y nos molesta se le llama ruido. El ruido constante y fuerte va ocasionando problemas de agudeza auditiva, afecta el sistema nervioso, produce nerviosismo y otras alteraciones mentales y emocionales.
El sonido es una onda mecánica longitudinal, pues las partículas vibran en la misma dirección de propagación de la onda; se produce debido  a una serie de comprensiones  y expansiones alternas del medio de propagación.


      Las ondas sonoras están comprendidas entre una frecuencia de 20 vibraciones por segundo hasta 20000 vibraciones por segundo. Según el tipo de frecuencia de las ondas sonoras, estas se clasifican en ondas infrasónicas y ultrasónicas.




Son todas aquellas ondas cuya frecuencia de vibración es inferior a 20 vibraciones por segundo.


Son todas aquellas ondas cuya frecuencia de vibración es superior a 20000 vibraciones por segundo. La Ultrasónica es la rama de la física que se ocupa de las ondas de sonido de alta frecuencia, generalmente por encima de 20.000 hercios (Hz), es decir, más allá de las frecuencias audibles. 



La ultrasónica tiene muchas aplicaciones en diferentes campos de la física, la química, la tecnología y la medicina. Las ondas ultrasónicas se  emplean   desde hace tiempo en dispositivos de detección y comunicación llamados sonares, de gran importancia en la navegación actual y en la guerra submarina.  En medicina, los ultrasonidos se emplean como herramienta de diagnóstico, para destruir tejido enfermo y para reparar tejidos dañados, además en fisioterapia se han utilizado con éxito dispositivos diatérmicos en los que se emplean ondas ultrasónicas para producir calor interno como resultado de la resistencia de los tejidos a las ondas.

El sonido  es una onda longitudinal por donde viaja la energía, propagándose en un medio elástico y continuo generando a su ves una variación  local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasi periódica. Estas ondas se desplazan en todas las direcciones.

En conclusión  podemos decir que las ondas sonoras se producen al hacer vibrar la materia, por ejemplo al golpear una campana, al hacer vibrar la cuerda de una guitarra, al hacer vibrar las cuerdas vocales, entre otras.




Veamos un video de la resonancia

Video uno

Video dos

Video tres



Vídeo cuatro 


Vídeo cinco Ondas  de choque







Velocidad de propagación del sonido


Para transmitirse el sonido necesita de un medio elástico, ya sea sólido, líquido o gaseoso; las ondas sonoras no se propagan en el vacío. Los sonidos que el oído humano puede percibir, dependen  de la variación de presión que el aire experimenta al transmitirlos.


Cuando observamos de lejos que una persona  golpea un objeto y escuchamos el sonido que produce, podemos comprobar que el sonido emitido  gasta un tiempo para llegar a nosotros. La velocidad con que viaja el sonido  depende de la elasticidad del medio de propagación y de su densidad.

Velocidad del sonido en el aire


Experimentalmente se ha comprobado y observado que la velocidad del sonido en el aire varía 0,6 metros por segundo, por cada grado Celsius de temperatura, por lo tanto se puede calcular la velocidad del sonido en el aire  en función de la temperatura t, usando la siguiente expresión:



Velocidad del sonido en otros medios
           
MEDIO
          TEMPERATURA            VELOCIDAD
Aire
0º C
331
Aire
15 º C
340
Oxigeno
0º  C
317
Agua
15º C
1450
Acero
20º C
5130
Aluminio
0º C
5100

Ejemplo


          Calcular la longitud de onda de un sonido cuya frecuencia es de 180 Hz, sí  se propaga en el aire a una temperatura de 30 º C.

Para hallar la longitud de onda se necesita conocer la velocidad del sonido, por lo tanto:





Veamos un vídeo donde se aplica la velocidad del sonido.








¿Qué ocurre cuando un avión traspasa la barrera del sonido?

Cuando un avión supera la velocidad de 340 metros por segundo a la que viaja el sonido, llamada velocidad 'Match-One',  se produce un efecto sonoro.





Científicamente, las ondas de sonido emitidas por el avión no pueden precederlo y entonces se acumulan  detrás del avión. Cuando esta onda de choque pasa, se oye un sonido, una explosión sónica. Y cuando el avión acelera y logra romper la barrera del sonido se forma una increíble nube detrás de él, esta nube  tiene la forma de  un cono.  Esto se debe a que se produce una caída de la presión como resultado de la onda de choque creada. Esta bajada de la presión implica una bajada de la temperatura. Si el aire es húmedo, entonces el vapor de agua se condensará en pequeñas gotitas y formará la nube






Veamos algunos videos de la velocidad  sónica   y supersónica

Video uno



Video dos


Video tres



Video cuatro