Actividades estudiantiles para Ondas Sonoras
Información de fondo sólida
Todo lo que hemos escuchado ha sido creado por una vibración cuya energía ha sido transferida a nuestros oídos utilizando ondas longitudinales. Las ondas longitudinales son ondas donde las partículas del medio vibran en la misma dirección en la que viaja la onda. Las ondas sonoras pueden viajar a través de sólidos, líquidos y gases. Sin embargo, debido a que necesitan un medio para viajar, las ondas de sonido no pueden viajar a través del vacío.
Las ondas sonoras viajan más rápido en sólidos porque las partículas están más juntas y tienen fuertes enlaces. El sonido viaja a 340 m / s en aire, 1560 m / s en agua y 5000 m / s en acero. Esto es mucho más lento que la velocidad de la luz, que es 3 x 10 8 m / s (300,000,000 m / s). Esto explica por qué vemos primero el relámpago y luego escuchamos el trueno. Al igual que otras ondas, como las ondas electromagnéticas , las ondas de sonido pueden reflejarse, refractarse y difractarse. Las ondas sonoras reflejadas se conocen más comúnmente como 'ecos'.
El volumen y el tono de un sonido se relacionan con la forma de la onda de sonido. El volumen de una onda está relacionado con la amplitud de la onda. Cuanto mayor es la amplitud, más fuerte es el sonido. El tono está relacionado con la frecuencia de una onda, que se mide en hercios. Una onda con una frecuencia alta tiene un tono alto. Aunque no podemos ver las ondas de sonido, podemos usar un osciloscopio conectado a un micrófono para producir una representación visual de las ondas. Usando un osciloscopio, podemos comparar el tono y el volumen de diferentes ondas.
El rango de audición humana normal es de 20 Hz y 20,000 Hz (20kHz). El rango de audición varía de persona a persona, y el rango disminuye a medida que los humanos envejecen. El sonido que tiene una frecuencia superior a 20 kHz se conoce como ultrasonido ; Los sonidos que tienen una frecuencia inferior a 20 Hz se conocen como infrasonidos. El ultrasonido tiene una variedad de usos prácticos. Las ondas de ultrasonido se pueden usar para verificar el progreso de un embarazo. A diferencia de los rayos X, que son ionizantes, las ondas de ultrasonido no dañarán al feto. También son utilizados por algunos animales, como murciélagos y delfines, para localizar cosas. Estos animales envían un pulso de ultrasonido y luego escuchan el eco. La diferencia horaria y la ubicación de esta onda reflejada les da a los animales una idea de dónde está el objeto.
Los oídos humanos se han adaptado para localizar bien los sonidos. Tener dos oídos permite a los humanos determinar de qué dirección proviene el sonido. La parte externa del oído, conocida como pinna, canaliza ondas de sonido hacia el canal auditivo. Al final del canal auditivo hay una pieza muy delgada de piel conocida como tímpano. Las ondas sonoras hacen que el tímpano vibre. Al otro lado del tímpano hay tres huesos muy pequeños, conocidos colectivamente como los huesecillos. Estos tres huesos se llaman martillo, yunque y estribo, llamados así por sus formas. Estos huesos están dispuestos de manera que amplifican las vibraciones. El estribo está conectado a la cóclea, que está llena de líquido que convierte las vibraciones en señales eléctricas. Estas señales se llevan al cerebro a través del nervio auditivo.
Preguntas esenciales para el sonido
- ¿Qué es el sonido?
- ¿Cómo puedes cambiar el sonido?
- ¿Por qué no puedes escuchar en el espacio?
- ¿Cómo puede ser útil el sonido?
- ¿Escuchamos lo mismo que otros animales?
Instrucciones sobre las ondas sonoras y las partes del oído
Involucra a los estudiantes en un experimento práctico de ondas sonoras utilizando materiales sencillos de aula
Captura la curiosidad realizando una investigación de ondas sonoras con objetos cotidianos. Los estudiantes pueden usar reglas, bandas elásticas o diapasones para explorar vibraciones y observar cómo viaja el sonido a través de diferentes medios.
Guía a los estudiantes para construir un instrumento musical casero simple para visualizar el tono y el volumen
Potencia el aprendizaje ayudando a los estudiantes a crear instrumentos DIY, como flautas de pajilla o guitarras en cajas de zapatos. Utilízalos para demostrar cómo cambiar la longitud, tensión o grosor afecta el tono y el volumen de los sonidos.
Anima a los estudiantes a grabar y comparar sonidos usando osciloscopios en línea gratuitos
Fomenta la exploración permitiendo que los estudiantes usen un osciloscopio en el navegador. Déjalos grabar sonidos, observar las formas de onda y comparar amplitud y frecuencia para relacionar los datos visuales con lo que escuchan.
Fomenta el trabajo en equipo organizando una "Búsqueda del Tesoro de Sonidos" en el aula
Promueve la colaboración desafiando a los grupos a encontrar objetos que produzcan tonos altos y bajos o volúmenes fuertes y suaves. Discute por qué cada objeto suena diferente según el material y el tamaño.
Concluye con una reflexión grupal sobre cómo se usa el sonido en la vida cotidiana y en la tecnología
Conecta el aprendizaje invitando a los estudiantes a hacer una lluvia de ideas sobre usos reales del sonido, desde instrumentos musicales hasta ultrasonidos médicos. Fomenta la discusión sobre cómo entender las ondas sonoras mejora la tecnología y la comunicación.
Preguntas frecuentes sobre las ondas sonoras y las partes del oído
¿Qué es el sonido y cómo se produce?
El sonido se produce por vibraciones que viajan a través de un medio, como el aire, el agua o los sólidos. Estas vibraciones crean ondas sonoras que nuestros oídos detectan e interpretan como sonido.
¿Por qué no puedes escuchar sonido en el espacio?
No puedes escuchar sonido en el espacio porque las ondas sonoras necesitan un medio como el aire o el agua para viajar. El espacio es un vacío, lo que significa que no hay partículas por las que las vibraciones puedan moverse, por lo que no se puede escuchar.
¿Cómo se relacionan el tono y el volumen con las ondas sonoras?
El tono está determinado por la frecuencia de una onda sonora, mientras que el volumen depende de la amplitud. Una mayor frecuencia significa tono más alto, y una mayor amplitud significa volumen más fuerte.
¿Cuáles son los usos prácticos del ultrasonido en la vida cotidiana?
El ultrasonido se usa para imágenes médicas (como verificar embarazos), y por animales como murciélagos y delfines para navegación y localización de objetos mediante ecos.
¿Cómo detectan y procesan los sonidos los oídos humanos?
Los oídos humanos recogen las ondas sonoras a través del pabellón, dirigiéndolas al tímpano, que vibra. Estas vibraciones son amplificadas por los huesecillos y convertidas en señales eléctricas en la coclea, luego enviadas al cerebro a través del nervio auditivo.
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