El Sonido
como Ejemplo.
Una onda sonora es una onda longitudinal que transmite lo que se
asocia con sonido. Si se propaga en un medio elástico y
continuo
genera una variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasi
periódica.
Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica.
El sonido solo se produce
cuando un cuerpo vibra muy rápidamente. Se producen sonidos audibles cuando un
cuerpo vibra con una frecuencia comprendida entre 20 y 20000 Hz
El sonido se transmite a través de medios materiales, sólidos,
líquidos o gaseosos pero nunca a través del vacío. El sonido es
una onda. Una onda es una perturbación que se propaga por el
espacio. En una onda se propaga energía, no materia. n todos los sonidos
que percibimos se pueden distinguir tres cualidades:
- La sonoridad está relacionada con la intensidad del sonido. La intensidad de un sonido viene determinada por la amplitud del movimiento oscilatorio, subjetivamente, la intensidad de un sonido corresponde a nuestra percepción del mismo como más o menos fuerte. Cuando elevamos el volumen de la cadena de música o del televisor, lo que hacemos es aumentar la intensidad del sonido.
- El tono está relacionado con la frecuencia. El tono de un sonido depende únicamente de su frecuencia, es decir, del número de oscilaciones por segundo. La altura de un sonido corresponde a nuestra percepción del mismo como más grave o más agudo.
- El timbre está relacionado con la forma o la gráfica de la onda. El timbre es la cualidad del sonido que nos permite distinguir entre dos sonidos de la misma intensidad y altura. Podemos así distinguir si una nota ha sido tocada por una trompeta o un violín.
El sonido, en física, es cualquier
fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas (sean
audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que
esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.
El sonido humanamente audible consiste
en ondas sonoras que se producen cuando las oscilaciones de la presión del
aire, son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el
cerebro.
La propagación del sonido involucra
transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas
que se propagan a través de un medio elástico sólido, líquido o gaseoso. Entre
los más comunes se encuentran el aire y el agua. No se propagan en el vacío, al
contrario que las ondas electromagnéticas. Si las vibraciones se producen en la
misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una onda
longitudinal y si las vibraciones son perpendiculares a la dirección de
propagación es una onda transversal.
La física del sonido es estudiada por
la acústica, que trata tanto de la propagación de las ondas sonoras en los
diferentes tipos de medios continuos como la interacción de estas ondas sonoras
con los cuerpos físicos. Tiene velocidad de 331.5 m/s
Algunas
aplicaciones tecnológicas y en la salud.
Las ondas
sonoras, aparte de estimular nuestro oído, se utilizan para numerosas
aplicaciones técnicas y científicas. Principalmente se hace uso de los
ultrasonidos, sonidos por encima de la frecuencia límite de audición del ser
humano. Entre estas aplicaciones cabe destacar las siguientes:
1) El sonar: (del inglés
SONAR, acrónimo de Sound Navigation And Ranging, ‘navegación y alcance por
sonido') es una técnica que usa la propagación del sonido bajo el agua para
navegar, comunicarse y detectar otros buques o bancos de pesca, utilizando la
reflexión de la onda de forma similar a la que ocurre con el eco. En el caso de
pesqueros permite localizar los bancos de peces ya que un solo pez refleja una
parte inapreciable de la onda emitida por el sonar, mientras que un banco
formado por varios miles de peces forma una barrera que refleja las ondas y el
eco que producen es percibido por el receptor del sonar.
2) Ecografías; siguen un
principio similar al del sonar, pero aplicado esta vez en medicina. En una
ecografía el aparato, denominado ecógrafo, envía los ultrasonidos a la parte
del cuerpo que queremos estudiar. Estos ultrasonidos se desplazan a distinta
velocidad en función de la densidad de los tejidos (en algunos de ellos ni
siquiera penetran); recogiendo el eco de estos ultrasonidos se transforma la
señal recibida en una imagen. La ventaja de las ecografías respecto a otras
técnicas como los rayos X es que, al ser la energía de los ultrasonidos mucho
menor, no produce daños, lo que permite su aplicación tanto en ginecología como
sobre otros órganos sensibles a la radiación. Aplicando esta técnica
sucesivamente con ángulos distintos pueden conseguirse imágenes
tridimensionales e incluso la sensación de movimiento.
3) Litotricia; que es el nombre técnico del proceso utilizado para romper cálculos
renales y biliares mediante la energía de los ultrasonidos. Otros usos médicos;
como la desinfección de material quirúrgico, tratamiento local del dolor
muscular o limpiezas dentales.
4) Medida de distancias; en procesos industriales en los que se precisa una tolerancia muy
baja con las irregularidades y, con menor precisión, en los autofocos de las
cámaras fotográficas y móviles, ajustando para que la imagen salga enfocada.
5) Medida de velocidades; como en los radares de nuestras carreteras,
aprovechando el conocido como efecto Doppler que es el cambio en la frecuencia
de una onda producido por el movimiento de la fuente respecto a su observador.
6) En el mundo animal; los murciélagos utilizan los ultrasonidos como
un sonar para volar en la oscuridad y otros animales como los delfines o las
langostas se comunican mediante ultrasonidos. Las ballenas y algunas aves
utilizan infrasonidos al comunicarse.
7) En el mundo animal; los murciélagos utilizan los ultrasonidos como un sonar para volar en
la oscuridad y otros animales como los delfines o las langostas se comunican
mediante ultrasonidos. Las ballenas y algunas aves utilizan infrasonidos al
comunicarse.
8) Rayos gamma: Los rayos gamma provenientes del cobalto 60 se utilizan para
esterilizar instrumentos que no pueden ser esterilizados por otros métodos, y
con riesgos considerablemente menores para la salud. Los rayos gamma también
son utilizados en la radioterapia.
9) Ondas radio: Sólo son una mínima expresión del extenso espectro de ondas
electromagnéticas, en realidad se encuentran en la parte más baja del espectro.
Por encima de las ondas de radio se encuentran las ondas infrarrojas (un uso
típico de ellas es el mando a distancia del televisor); le siguen las ondas de
luz visible, es decir, las que nos permiten ver los objetos que nos rodean, y
que sólo ocupan un estrecho margen de todo el espectro; por encima se
encuentran las ondas ultravioleta, muy peligrosas para los seres vivos, y una
parte de la cual es emitida por el Sol
10) Rayos X: cuya utilización práctica más conocida es el diagnóstico médico
mediante la técnica de la radiografía
11)
Microondas
SEMANA2
SESIÓN
4
|
Física 2
UNIDAD 4: FENÓMENOS ONDULATORIOS
MECÁNICOS
|
contenido temático
|
4.5 El sonido como ejemplo.
4.6 Algunas aplicaciones
tecnológicas y en la salud
|
Aprendizajes esperados del grupo
|
Conceptuales
Procedimentales
· Observación y
detección de fenómenos ondulatorios.
· Presentación en
equipo
Actitudinales
|
|||||||||||||||||||||
Materiales generales
|
Laboratorio:
-
Botellas de vidrio vacías, tambor, tubo de cartón de 0.5 m,
regla madera 0.3m, agua.
Computo:
-
PC, Conexión a internet
De proyección:
-
Cañón Proyector
Programas:
-
Moodle, Google docs, correo electronico,
Excel, Word, Power Point.
Didáctico:
-
Indagaciones Bibliográficas de acuerdo al programa del curso.
|
|||||||||||||||||||||
Desarrollo del proceso
|
FASE DE APERTURA
-
El Profesor hace la
presentación de las preguntas:
-
Los alumnos en equipo, discuten y escriben sus respuestas en el cuadro,
utilizando el procesador de palabras:
-
Se realiza una discusión en el grupo, mediada por el Profesor
para consensar las respuestas.
-
FASE DE DESARROLLO
Los alumnos desarrollan las
actividades de acuerdo a las indicaciones del Profesor
No olvidar foto del experimento
1.- Botellas con agua
Se tiene un
conjunto de vasos que se llenan parcialmente de agua. Esto hace que la
columna de aire en cada uno de ellas sea diferente. Por lo cual al hacerlas
vibrar emiten sonidos de distinta frecuencia.
2.- Tambor
Un tambor posee una membrana flexible colocada en tensión. Esta membrana se puede hacer vibrar de diferentes modos, produciendo distintas frecuencias, que determinan distintos sonidos.
3.- Escuchar el mar en un tubo
Usando un pequeño tubo de cartón, el cual se apoya en el oído y se tapa con una mano en el otro extremo, se puede percibir un sonido que se asemeja al ruido del mar. Este sonido corresponde a la resonancia que produce algún sonido externo que tiene una frecuencia similar a la frecuencia propia de tubo y la cual está dada por su longitud.
FASE DE CIERRE
Al final de las presentaciones, se lleva a cabo una discusión extensa,
en la clase, de lo que se aprendió y
aclaración de dudas por parte del Profesor.
Actividad Extra
clase:
Los alumnos llevaran la
información a su casa y los que tengan
computadora e internet, indagaran los temas de la siguiente sesión, de
acuerdo al cronograma.
Se les sugiere que abran una carpeta nombrada Física 2; en la cual
almacenaran su información, se les solicitara que los equipos formados, se
comuniquen vía e-mail u otro programa
para comentar y analizar los resultados, para presentarla al Profesor en la
siguiente clase en USB.
Los alumnos que tengan PC y Programas
elaboraran su informe, empleando el
programa Word, para registrar
los resultados.
|
Evaluación
|
Informe en Power Point de la actividad.
Contenido:
Resumen de la Actividad.
|
Ondas y partículas.
Las ondas tienen
bastantes propiedades específicas (por ejemplo, difracción, interferencias,
efecto Doppler,..) que, según el punto de vista de la física clásica, no pueden
tener las partículas, y estas propiedades deberían servir para diferenciar los
dos procesos. Así, por ejemplo, al atravesar una rendija:
Si lo hace un
chorro de partículas (dibujos de arriba) no se producirá difracción. Casi todas
seguirán en línea recta después de pasar por la rendija y al incidir en una
pantalla debe producir un máximo de intensidad enfrente de la abertura y
disminuir bruscamente dicha intensidad al alejarnos de esa zona.
En cambio, si lo
hace una onda y el tamaño de la rendija es del orden de magnitud de la longitud
de onda (dibujos de abajo), se producirá difracción y la intensidad recibida en
una pantalla se debe distribuir por ella de una forma más homogénea.
En algunos casos
es sencillo verificar que se cumplen éstas y otras predicciones experimentales
que deberían permitir diferenciar las ondas de un chorro de partículas
viajeras. Por ejemplo, no existe duda de que por la superficie del agua se
transmiten ondas mecánicas transversales, de que el sonido se transmite por el
aire y por otros medios materiales mediante ondas longitudinales o de que una
escopeta de repetición puede actuar como foco de un chorro de perdigones.
Las cosas se
complican cuando se somete a este tipo de pruebas a la luz y también a
radiaciones formadas por partículas atómicas y/o subatómicas. En estos casos se
observan comportamientos, que la física clásica no puede explicar.
La luz se
comporta como una onda (no mecánica) que se refracta, se difracta, produce
interferencias al atravesar una rendija doble o múltiple, etc. Pero, la propia
luz también actúa como un chorro de corpúsculos en bastantes procesos en los
que sus cuantos de energía (fotones) interaccionan con partículas subatómicas.
Lo mismo ocurre
con las partículas como electrones, protones, etc. En el efecto fotoeléctrico,
por ejemplo, la luz ilumina un metal y sus corpúsculos (fotones) empujan uno a
uno a los electrones del metal, que en este proceso se comportan como
partículas.
Sin embargo, un
haz de estos mismos electrones experimenta difracción cuando pasa por un
pequeño orificio circular de tamaño suficientemente pequeño (dibuja la figura
típica de difracción en una pantalla situada detrás del orificio). También dos
haces de electrones producen interferencias en un experimento consistente en
hacerlos pasar a través de una rendija de tamaño adecuado doble o múltiple.
Ya hemos dicho
que para la física clásica resulta totalmente contradictorio que una misma entidad física pueda manifestar un comportamiento corpuscular y también
ondulatorio. Con el desarrollo de la
física cuántica, ambos comportamientos, que parecían contradictorios, se
pudieron integrar en un modelo coherente.
SEMANA2
SESIÓN
5
|
Física 2
UNIDAD 4: FENÓMENOS ONDULATORIOS
MECÁNICOS
|
contenido temático
|
4.7 Ondas y partículas.
4.8 Síntesis del tema o una
investigación bibliográfica sobre aplicaciones.
|
Aprendizajes esperados del grupo
|
Conceptuales
Procedimentales
·
Identificación de la información e importancia de los fenómenos
ondulatorios.
·
Presentación en equipo.
Actitudinales
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Materiales generales
|
De Laboratorio:
-
Pandero, aserrín, bote de hoja de lata de 1 litro, dos tubos de cartón longitud de 50 cm., reloj mecánico, dos
vasos de plástico, hilo de cáñamo 2m., micrófono.
Computo:
-
PC, Conexión a internet
De proyección:
-
Cañón Proyector
Programas:
-
Moodle, Google docs, correo electrónico,
Excel, Word, Power Point.
Didáctico:
-
Presentación de indagaciones bibliográficas del tema.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Desarrollo del proceso
|
FASE DE APERTURA
-
El Profesor hace su
presentación de las preguntas:
-
Los alumnos en equipo, discuten y escriben sus respuestas en el
cuadro, utilizando el procesador de palabras:
-
Se realiza una discusión en el grupo, mediada por el Profesor
para consensar las respuestas.
-
FASE DE DESARROLLO
Los alumnos desarrollan las
actividades de acuerdo a las indicaciones del Profesor:
No olvidar foto del
experimento
1.- Aserrín saltarín
Se dispone de dos panderos en uno de los cuales se ha colocado una pequeña cantidad de granos de azúcar o cualquiera otro elemento pequeño y liviano. El segundo pandero se coloca a una distancia por sobre el primer pandero y se hace vibrar, se puede observar como los pequeños granos de azúcar también vibran. Mostrando de esta forma la propagación de una onda acústica. 
2.- Membrana vibrante
Se dispone de un tubo el cual tiene cerrado con papel uno de sus extremos. Al hablar por el otro extremo, se propaga una onda longitudinal acústica la cual hace vibrar la lámina de papel; esta vibración se detecta por la oscilación de una pequeña esferita colgada en el extremo.
3.- Reflexión del
sonido
Se dispone de dos tubos largos de cartón. En los extremos superiores de uno de ellos se coloca un pequeño reloj. Al ubicar ambos tubos apoyados en el suelo formando una V, se puede oír el tic-tac del reloj en el extremo superior del otro tubo.
4.- Teléfono de juguete
Dos vasos plásticos unidos por un hilo largo atado a sus bases nos permiten percibir, al mantener tensado el hilo que los une, la transmisión de una onda sonora.
5.- Micrófono y P C
Al hablar se produce una onda sonora longitudinal la cual hace vibrar la membrana de un micrófono, esta vibración produce una corriente inducida que puede ser detectada por medio de una PC.
6.- Notas musicales y frecuencia.
Utilización de diapasón
Detectar la frecuencia de
cada nota con los diapasones.
FASE DE CIERRE
Al final de las presentaciones, se
lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo que se aprendió y aclaración de dudas por
parte del Profesor.
Elaborar el mapa de la síntesis del tema :
Equipo1
Slide 1
Un tipo particular de movimiento: El
movimiento ondulatorio
Slide 2
Activación de conocimientos previos
¿Qué observas?
Slide 3
Los Tsunamis Los Tsunamis son una
serie de ondas marinas de gran tamaño generadas por una perturbación en el
océano, al ocurrir principalmente un movimiento sísmico superficial (< 60
Km de profundidad) bajo el fondo marino.
Equipo 2
Slide 4
Características de los Tsunamis En
mar abierto lejos de la costa, es un tren de olas de pequeña altura (del
orden de centímetros a metros), que viajan a gran velocidad (casi a 1,000
kilómetros por hora) sin embargo, al llegar a costa y al haber menor
profundidad, éstas disminuyen su velocidad pero aumentan en altura pudiendo
causar gran destrucción y numerosas víctimas. Por tratarse de trenes de ondas
marinas, se pueden caracterizar por su período, altura de onda, longitud de
onda y velocidad de propagación, que son atributos comunes a ellas.
Slide 5
Objetivos Definir lo que son las
ondas Diferenciar entre ondas transversales y longitudinales Identificar los
elementos que constituyen una onda Conocer las características de las ondas y
su ecuación Efectuar cálculos Reconocer los fenómenos relacionados con las
ondas
Slide 6
TEMA A DESARROLLAR Un tipo
particular de movimiento : El movimiento ondulatorio Ondas Transversales y
Ondas Longitudinales
Equipo 3
Slide 7
Estrategia de Enseñanza: Ondas
transversales y longitudinales Si arrojamos una piedra a un estanque o a un
recipiente grande con agua, podemos observar que en el lugar donde cayó la
piedra se produce una serie de ONDAS en forma de anillos concéntricos, que se
mueven como si se alejaran del sitio de origen.
Slide 8
Ondas transversales Los cuerpos que
flotan en el agua suben y bajan cuando pasa la onda, pero no viajan con ella.
Cuando las partículas del medio en el cual se propaga la onda vibran en forma
perpendicular a la dirección de propagación se dice que se efectúa un
movimiento ondulatorio transversal.
Slide 9
Ondas Longitudinales Si las
partículas del medio vibran en forma paralela a la dirección de propagación
de la onda, se dice que se efectúa un movimiento ondulatorio longitudinal
Equipo 4
Slide 10
Elementos de una onda Cresta
Amplitud Valle Nodo Elongación
Slide 11
Características de las ondas y
ecuaciones que las relacionan Longitud de onda.- Distancia entre dos crestas
o dos valles. Se mide en m, cm, Km. Etc. Período (T).- Tiempo en que tarda un
punto de la onda en efectuar una oscilación completa. Frecuencia (f).- Número
de oscilaciones en una unidad de tiempo Se mide en Hertz (Hz= 1/s) La fórmula
que las relaciona es: T= 1/f Esta fórmula implica que cuanto mayor sea la
frecuencia, menor es el período de oscilación.
Slide 12
Velocidad de propagación Para
calcular la velocidad de propagación de una onda se utiliza la siguiente
ecuación
Equipo 5
Slide 13
El Sonido y sus propiedades
Propagación de energía en un medio material a través de ondas longitudinales,
que tarda en ser percibido por nuestro oído.
Slide 14
Propiedades del Sonido Intensidad.-
Nos permite percibir un sonido como fuerte o débil
Slide 15
Propiedades del sonido Tono.-
Propiedad que nos permite distinguir los sonidos graves de los sonidos
agudos, y se debe a la frecuencia de vibración. A mayor frecuencia, más agudo
es el sonido
Equipo 6
Slide 16
Propiedades del sonido Timbre.- Está
relacionada con la forma de la onda y permite distinguir los sonidos emitidos
por diferentes instrumentos
Slide 17
Estrategia de Aprendizaje y
conclusiones del tema Realiza en tu cuaderno un Mapa conceptual del tema
visto en clase Contestar las páginas 32, Desafío página 35, página 37 a 39.
Práctica de Ondas: Hacer Burbujas y máquina de ondas Traer información (copy
paste) de contaminación por ruido para elaborar un cuadro sinóptico de
contaminación por ruido en equipos en el salón. ELABORACIÓN DE CONCLUSIONES
DEL TEMA
Slide 18
Actividades de la práctica de
ondas
Actividad Extra clase:
Los alumnos llevaran la
información a su casa y los que tengan
computadora e internet, indagaran los temas de la siguiente sesión, de
acuerdo al cronograma.
Se les sugiere que abran una carpeta nombrada Física 2; en la cual
almacenaran su información, se les solicitara que los equipos formados, se
comuniquen vía e-mail u otro programa
para comentar y analizar los resultados, para presentarla al Profesor en la
siguiente clase en su cuaderno o USB.
Los alumnos que tengan PC y
Programas elaboraran su informe, empleando el
programa Word, para registrar
los resultados.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Evaluación
|
Informe en Power Point de la actividad.
Contenido:
Resumen de
la Actividad.
|
Y la recapitulación de éstos mismos…
SEMANA2
SESIÓN
6
|
Física 2
UNIDAD
4: FENÓMENOS ONDULATORIOS MECÁNICOS
|
contenido
temático
|
RECAPITULACION 2
|
Aprendizajes esperados del grupo
|
Conceptuales
·
Comprenderá las características
los Fenómenos ondulatorios y su importancia en la vida cotidiana
·
Procedimentales
·
Elaboración
de transparencias Power Point (.pps) y
manejo del proyector.
·
Presentación
en equipo
Actitudinales
|
||||||||||||||
Materiales generales
|
Computo:
-
PC, Conexión a internet
De proyección:
-
Cañón Proyector
Programas:
-
Moodle, Google docs, correo
electronico, Excel, Word, Power Point.
Didáctico:
-
Presentación de información
de las actividades de la semana.
|
||||||||||||||
Desarrollo del proceso
|
FASE DE APERTURA
- El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase desarrolla el
siguiente:
- Solicita a los alumnos elaboren un resumen escrito en Word de lo
visto en las dos sesiones anteriores.
- Cada equipo realizara una autoevaluación de los temas aprendidos
en las dos sesiones anteriores.
1. ¿Qué temas se abordaron?
2. ¿Que aprendí?
3. ¿Qué dudas tengo?
FASE DE DESARROLLO
- Les solicita que un alumno de
cada equipo lea el resumen elaborado.
- El Profesor pregunta acerca
de las dudas que tengan acerca de los temas vistos en las dos sesiones
anteriores, características y tipo de ondas mecánicas, importancia en la vida
cotidiana.
FASE DE CIERRE
El Profesor concluye con un
repaso de la importancia de los Fenómenos ondulatorios
Revisa el trabajo a cada alumno
y lo registra en la lista.
Actividad Extra clase:
Los alumnos llevaran la información a su casa y los que tengan computadora e
internet, indagaran los temas siguientes de acuerdo al cronograma,
solicitándoles que incluyan fotos de los experimentos en el Blog que
contendrá su información, asimismo se les solicitara que los equipos
formados, se comuniquen vía e-mail u otro
programa para comentar y analizar los resultados para presentarla al
Profesor en la siguiente clase.
Los alumnos que tengan PC y Programas elaboraran su informe,
empleando el programa Word, para
registrar los resultados.
|
||||||||||||||
Evaluación
|
Informe
en Power Point de la actividad.
Contenido:
Resumen de la Actividad.
|
SEMANA 2
20, 22 y 23.01.2015
http://es.wikipedia.org/wiki/Sonido
http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_sonora
http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3212/html/5_aplicaciones_de_las_ondas_sonoras.html
http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ondas/Ondas14.htm
http://www.natureduca.com/radioblog/que-son-las-ondas-de-radio-o-electromagneticas/
http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_sonora
http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3212/html/5_aplicaciones_de_las_ondas_sonoras.html
http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ondas/Ondas14.htm
http://www.natureduca.com/radioblog/que-son-las-ondas-de-radio-o-electromagneticas/
