El objetivo general es procurar la comprensión de los fenómenos ondulatorios que rodean de manera cotidiana a los alumnos y alumnas mediante sencillas experiencias y explicaciones.
El objetivo particular es poner de manifiesto la presencia en nuestro entorno de los fenómenos ondulatorios que aparecen en modo de vibraciones, ondulaciones, sonido, luz y electricidad.
El ser humano está rodeado de partículas que se desplazan en un movimiento que por lo general supone el desplazamiento neto de la materia. El movimiento de un coche, de una nube o de la tierra alrededor del sol son ejemplos de este tipo de movimiento. Pero en el movimiento ondulatorio el desplazamiento de la materia apenas tiene relevancia. Las partículas se desplazan en torno a un punto de equilibrio. En su ir y venir únicamente trasladan a sus partículas vecinas la causa que produce su propio movimiento..
El proyecto pretende mostrar el movimiento ondulatorio mediante el empleo del péndulo como caso más simple de las oscilaciones que puede experimentar una partícula. Seguidamente se hacen oras experiencias en las que se pone de manifiesto la naturaleza de las ondas que se producen en medios diferentes:
- En el aire: la vibración de sus partículas se percibe como sonido u ondas de presión que se desplazan en todas direcciones desde su origen.
- En el agua: también transmite el sonido, pero en el agua se aprecia otro tipo de ondas que se propagan en el plano de su superficie como cuando se tira una piedra a un estanque.
- En los metales: en su interior una nube de electrones se mueve con las variaciones del campo eléctrico. Las ondas eléctricas permiten el transporte de la energía mediante la corriente alterna o la transmisión del sonido a distancia con el uso de elementos como micrófonos y altavoces.
Relación de actividades:
- Actividad 1
- Título
- El movimiento pendular
- Interrogante que plantea
- De qué depende la frecuencia de oscilación de un péndulo, ¿de su longitud, de la masa, de la amplitud de la oscilación? Con esta actividad se comprobará de manera experimental que la masa y la amplitud son irrelevantes.
- Descripción de la actividad
- Un péndulo es algo que vemos en los columpios del parque o en el reloj de pared del abuelo.
Por definición un péndulo es un mecanismo constituido por un cable del que cuelga una masa puntual en su extremo por efecto de la fuerza de la gravedad, el cual oscila con una frecuencia constante al separarlo desde su punto de reposo.
En esta actividad se dará la posibilidad al visitante de modificar la configuración de un péndulo ampliando o disminuyendo su longitud y la cantidad de masa que hay en su extremo. Con un cronómetro se harán distintos experimentos hasta ser capaz de deducir si la frecuencia de oscilación depende de los parámetros con los que se experimenta (longitud, masa y amplitud de oscilación).
Una vez obtenidas las conclusiones se hará una experiencia con un conjunto de péndulos con los que se comprobará que la longitud es lo que verdaderamente determina la frecuencia. El resultado es tan espectacular que el visitante comprenderá los conceptos no como aprendizaje sino como experiencia. - Interacción con el visitante
- En esta actividad el visitante es invitado a construir el péndulo con diferentes longitudes de cable y diferentes masas en su extremo. Con ayuda de un cronómetro se harán mediciones para deducir si con distintas configuraciones de masa y amplitud de la oscilación se aprecian diferencias en la frecuencia de oscilación. Las mismas mediciones se harán para distintas medidas de cable.
- Consideraciones especiales (riesgo, infraestructuras, sonido, otras necesidades)
- La actividad no comporta riesgo ni requiere de infraestructuras generales a parte de una toma de corriente para mantener alimentado el cronómetro en el caso de que no se aliente de baterías.
- Actividad 2
- Título
- Ondas sonoras.
- Interrogante que plantea
- ¿Cuál es la naturaleza del sonido? ¿A qué velocidad se desplaza? El sonido es el desplazamiento en un medio elástico natural como el aire, el agua o simplemente una hilo tenso, de oscilaciones en las partículas de dicho medio. Estas oscilaciones se desplazan en forma de ondas de presión.
- Descripción de la actividad
- Las cuerdas vocales al vibrar transmiten su movimiento a las partículas de aire. De las misma manera funcion la membrana de un altavoz o la cuerda de una guitarra. La actividad pretende mostrar que el sonido producido se desplaza a una velocidad determinada, es decir, que para recorrer diferentes distancias necesita tiempos diferentes (a mayor distancia más tiempo).
Considerando que en el aire, el sonido se desplaza a 340 m/s, tomaremos dos tubos de los que se emplean para canalizar los cables en las casas. El primero con una longitud de un metro y el segundo con una longitud de 34 metros. Dos de los extremos estarán junto a la posición de la boca del visitante y los otros junto a la posición de sus orejas. Al emitir un sonido se percibe de manera instantánea a través del tubo corto y con una décima de segundo de retraso a través del tubo largo. Este desfase se aprecia perfectamente y demuestra que las ondas sonoras al desplazarse requieren de más tiempo para recorrer más distancia.
Esta experiencia servirá para introducir conceptos como frecuencia. amplitud y fase de la onda. - Interacción con el visitante
- El visitante en esta actividad deberá producir un sonido con distintas fuentes como su voz, un instrumento o un diapasón. La primera experiencia es percibir el retraso que se produce al tener que recorrer el sonido una longitud 34 veces más larga. Se introducirán los conceptos de eco y reverberación.
- Consideraciones especiales (riesgo, infraestructuras, sonido, otras necesidades)
- La actividad no comporta riesgo ni requiere de infraestructuras generales a parte de una toma de corriente para mantener alimentado una posible fuente de sonido en el caso de que no se aliente de baterías.
- Actividad 3
- Título
- Las ondas en la electricidad.
- Interrogante que plantea
- ¿Para que pueden servir las ondas en la electricidad? ¿Como se pueden poner de manifiesto?
Los fenómenos ondulatorios en la electricidad no son tan intuitivos dado que no poseemos sentidos capaces de captar los campos eléctricos. Sin embargo nos podemos valer de la tecnología para poner de manifiesto las variaciones de dichos campos midiendo la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito o la intensidad de corriente que lo atraviesa. Un componente de un circuito puede ser un micrófono que se encarga de convertir los cambios en la presión sonora del aire que le rodea en cambios en la intensidad de la corriente que lo atraviesa. O lo que es lo mismo, es capaz de convertir el sonido en corriente eléctrica.
Por otra parte el uso de un equipo de medida denominado osciloscopio permite visualizar en una pantalla la forma de onda de la corriente que atraviesa un circuito eléctrico. - Descripción de la actividad
- La actividad consiste en primer lugar en conocer el principio de funcionamiento del osciloscopio, como instrumento que permite ver en la pantalla las ondas eléctricas.
Seguidamente se dará a conocer el micrófono como elemento capaz de transformar el sonido en una corriente eléctrica equivalente. Conectando el micrófono al osciloscopio el visitante podrá experimentar con la forma de onda de diferentes sonidos como un diapasón, una cuerda de guitarra o la propia voz humana.
Finalmente, mediante el empleo del osciloscopio, dos micrófonos y el tubo de 34 metros de longitud de la actividad 2, se podrá medir el retardo entre la generación de un sonido y su aparición al otro extremo del tubo. De esta manera, conociendo la longitud del tubo y el tiempo que el sonido tarda en recorrerlo se podrá calcular la velocidad a la que el sonido viaja por el aire. - Interacción con el visitante
- En esta actividad, el visitante podrá producir sonidos con la boca y ver la forma que tienen la pronunciación de las diferentes vocales por ejemplo, en la pantalla del osciloscopio. También podrá ver la forma de un sonido puro generado por un diapasón o por una cuerda de guitarra vibrando.
Finalmente con el empleo de dos micrófonos podrá captar el sonido antes y después de atravesar un tubo largo. La fuente de sonido será un pulso por lo que, usando los dos canales del osciloscopio se podrá ver el retardo que experimenta y calcular con ello la velocidad de propagación del sonido. - Consideraciones especiales (riesgo, infraestructuras, sonido, otras necesidades)
- Se hace necesario disponer de una toma de corriente de 220 voltios para poder alimentar el osciloscopio necesario para realización de las experiencias.
- Actividad 4
- Título
- Las ondas superficales en el agua.
- Interrogante que plantea
- ¿Como es el movimiento ondulatorio en la superficie del agua? ¿Al desplazarse una onda se desplaza la materia? ¿Se produce el fenómeno de la reflexión en la superficie del agua? ¿Como medir las frecuencia, la amplitud o la velocidad de propagación?
- Descripción de la actividad
- Interacción con el visitante
- Consideraciones especiales (riesgo, infraestructuras, sonido, otras necesidades)
No hay comentarios:
Publicar un comentario