Copas musicales

XVIII Concurso Universitario Feria de las Ciencias.

Universidad Nacional Autónoma de México XVIII Concurso Universitario Feria de las Ciencias Física Investigación Documental

Copas Musicales

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INTRODUCCIÓN
Este proyecto se diseñó para demostrar de manera didáctica y vistosa algunas propiedades del sonido, su producción, algunos fenómenos acústicos entre otras aplicaciones.OBJETIVO
Los objetivos de nuestro proyecto son explicar las ondas sonoras, demostrar el fenómeno acústico de la resonancia y su propagación en el agua, también como es que se produce y se modifica el sonido que creamos, mostrándolo de una manera vistosa y creativa con copas de cristal y agua para “hacer música”, mostrando la diferencia entre frecuencia e intensidad (o volumen).

INVESTIGACIÓNAcústica
La acústica es una rama de la física que estudia el sonido, infrasonido y ultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a través de la materia [tanto sólida como líquida o gaseosa (en este caso líquida)]. A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o reproducción del sonido.

El sonido
El sonido es cualquier fenómeno queinvolucre la propagación en forma de ondas elásticas audibles o casi inaudibles, generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que este generando el movimiento vibratorio de un cuerpo. El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras consistentes en oscilaciones de la presión del aire, que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. Lapropagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión. En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio. La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia sólida, líquida o gaseosa.

Producción yvelocidad de una onda sonora
Deben existir dos fuentes para que exista el sonido: Una fuente de vibración mecánica [Cristal que haremos vibrar] y un medio elástico a través del cual se propague la vibración [agua y aire]. En el vacío no puede haber sonido. 1

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Ejemplo de cómo se transmite el sonido: Timbre eléctrico dentro de un frascoconectado a una bomba de vacío. Cuando el timbre se conecta a una batería para que suene continuamente, se extrae aire del frasco lentamente. A medida que va saliendo el aire del frasco, el sonido del timbre se vuelve cada vez más débil hasta que finalmente ya no se escucha. Cuando se permite que el aire penetre de nuevo al frasco, el timbre vuelve a sonar. Por lo tanto, el aire es necesario paratransmitir el sonido. La velocidad del sonido se puede medir directamente determinando el tiempo que tardan las ondas en moverse a través de una distancia conocida. En el aire, a 0ºC, el sonido viaja a una velocidad de 331 m/s. En el agua es de 1600 m/s. En la madera es de 3900 m/s. En el acero es de 6000 m/s. La velocidad de una onda depende de la elasticidad del medio y de la inercia de suspartículas. Los materiales más elásticos permiten mayores velocidades de onda, mientras que los materiales más densos retardan el movimiento ondulatorio.

Vibración Forzada y Resonancia.
Cuando un cuerpo que está vibrando se pone en contacto con otro, el segundo cuerpo se ve forzado a vibrar con la misma frecuencia que el original. Por ejemplo, si un diapasón es golpeado con un martillo y luego se colocasu base contra la cubierta de una mesa de madera, la intensidad del sonido se incrementará repentinamente. Cuando se separa de la mesa el diapasón, la intensidad disminuye a su nivel original. Las vibraciones de las partículas de la mesa en contacto con el diapasón se llaman vibraciones forzadas. Hemos visto que los cuerpos elásticos tienen ciertas frecuencias naturales de vibración que son...