¡Como magia! Un experimento económico para controlar ondas estacionarias con un altavoz y un hilo
Soy Ken Kuwako, entrenador de ciencia. ¡Cada día es un experimento!
¿Te gustaría ver la forma “invisible” del sonido? Puede que pienses que los equipos de laboratorio son caros, ¡pero en realidad puedes hacer experimentos sorprendentemente serios con artículos cotidianos! Hoy, te presento un dispositivo para experimentar con las “ondas estacionarias” (teijōha), donde una cuerda parece bailar como un ser vivo. En colaboración con el Profesor I de nuestra escuela, hemos desarrollado un equipo de alto rendimiento y bajo costo utilizando artículos de tiendas de 100 yenes. ¡Es perfecto tanto para profesores como para proyectos de ciencias en casa!
Receta científica: ¡Crea un dispositivo de experimento con cosas de casa!
Cuando se trata de “experimentos de física”, no necesitas herramientas especiales. Estos son los artículos que hemos preparado. El costo total es, de hecho, similar al de un almuerzo.
Lo que necesitas: Un altavoz barato (que luego desmontaremos). Por ejemplo, el que compramos en Daiso por 300 yenes era potente. Como tiene una potencia de 3W, puede hacer vibrar la cuerda con más fuerza y dinamismo. En los experimentos científicos, ¡la parte emocionante es encontrar mejores piezas y mejorar el equipo!
・ Hilo de cocina (bramante) ・ Pesas (pueden ser de pesca o un manojo de monedas de 5 yenes) ・ Soporte para tablas de cortar (comprado en una tienda de 100 yenes)
・ Cargador de pared USB (comprado en una tienda de 100 yenes)
・ Un smartphone o iPad como fuente de sonido (Asegúrate de tener una aplicación gratuita de “generador de tonos”. Sirve cualquier app que pueda emitir sonidos de frecuencias específicas.)
Ahora, ¡vamos a ensamblar estas herramientas! Ata el hilo al diafragma del altavoz, pasa el otro extremo por el soporte para tablas de cortar y tensa la cuerda con las pesas.
¡Bien, a encenderlo! Y cuando empieza a vibrar…
¿Qué te parece? ¡Se puede ver claramente, incluso a simple vista, la hermosa forma de la onda! Hemos logrado crear ondas estacionarias mucho más visibles que con los equipos experimentales tradicionales. ¡Es realmente impresionante!
Consejos para el experimento y la magia de la “Resonancia”
El mecanismo de este experimento es simple, pero profundo. Al usar la app para cambiar el sonido emitido por el altavoz, desde un tono grave (baja frecuencia) hasta uno agudo, en el instante en que alcanza una frecuencia específica, la cuerda comienza a agitarse violentamente, creando una hermosa forma de onda. Este es el fenómeno de la “Resonancia” (kyōshin) en física, y la forma de onda “inmóvil” que se produce en ese momento es la “onda estacionaria”.
Consejos para el éxito del experimento: Es difícil encontrar la “vibración fundamental (un solo bucle de onda)” de inmediato. Primero, ajusta la frecuencia y busca la tercera o cuarta armónica (cuando hay 3 o 4 “vientres” en la onda). Estos son relativamente fáciles de encontrar. El truco es partir de ahí, predecir, y luego bajar la frecuencia para probar con la segunda armónica y, finalmente, la vibración fundamental. A veces, la vibración fundamental tarda un poco en formarse completamente después de que el sonido comienza a emitirse y la cuerda se agita, así que ten paciencia.
El toque del profesional: Técnicas de modificación para reducir el ruido
Hace poco visité Narika y vi su equipo para observar ondas estacionarias en cuerdas (Conjunto de experimento de ondas estacionarias). Como era de esperar, a diferencia del equipo casero, este tenía más potencia y permitía observar ondas estacionarias muy nítidas.
También es interesante que al colocar el dispositivo vibrador en posición vertical, la frecuencia de vibración se reduce a la mitad. Pude observar muy bien algo similar al experimento de Melde, creo. Imitando esto, probé a poner la parte vibratoria del dispositivo de Daiso que hice yo mismo hacia arriba y a usar una regla o similar. Pensé que tal vez conseguiría una onda más clara, ¡y efectivamente, obtuve unas ondas estacionarias perfectas!
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