¡Mira las formas invisibles del sonido! Un fascinante experimento de resonancia con una tableta y agua (Resonancia en columnas de aire)

Soy Ken Kuwako, el entrenador de ciencia. Cada día es un experimento.

El sonido es invisible. Pero, ¿te imaginas la emoción de poder capturar esas ondas invisibles con cálculos y experimentos? Hoy te mostraremos una clase sobre la ‘Resonancia de Columna de Aire’ (kichū kyōmei), un fenómeno que revela la velocidad y la forma de las ondas sonoras. Para ello, combinamos la tecnología de una tableta de última generación con el experimento clásico de agua y tubería. ¡Atrévete a visualizar la vibración invisible del aire mientras continúas leyendo!

Cómo Visualizar el ‘Sonido’ con una Tablet y un Experimento Analógico

En la Academia de Ciencias Narika, fomentamos el uso de la tecnología en el laboratorio y por eso introducimos activamente experimentos que emplean tablets. Justo ayer, llevamos a cabo el experimento de ‘Resonancia de Columna de Aire’ utilizando un tubo acrílico y una tablet. El mecanismo de este experimento es muy sencillo, aunque esconde una gran complejidad.

Lo que hacemos es emitir un sonido de frecuencia exacta dentro del tubo acrílico, gracias a una aplicación de oscilación en la tablet. Luego, manipulamos el recipiente de agua conectado en la parte inferior para variar el nivel del agua (la longitud del tubo cerrado) dentro del cilindro.

Al hacer esto, ¡de repente! se encuentra un punto, a una profundidad específica, donde el sonido se amplifica drásticamente, haciendo un ‘¡Waaan!’. A este fenómeno lo llamamos resonancia (kyōmei).

¡A Buscar los ‘Nodos’ y ‘Vientres’ de la Onda Sonora!

Si prestamos mucha atención, podemos identificar varios puntos donde el sonido se vuelve más fuerte. Medimos la longitud del tubo cerrado cada vez que cambiamos la profundidad.

Lo que sucede dentro del tubo en ese momento es un fenómeno llamado onda estacionaria (teijōha), donde la onda parece detenerse. Por lo tanto, encontrar el lugar donde el sonido se amplifica es lo mismo que localizar un punto de máxima vibración del aire: el ‘vientre’ (o antinodo) de la onda. La clave de este experimento es que, a partir de la diferencia entre las longitudes del tubo cerrado de dos resonancias consecutivas, podemos calcular la velocidad del sonido.

[Reto Físico] ¿El Aire se Sale un Poquito? El Misterio de la ‘Corrección de Extremo Abierto’

Ahora, resolvamos un pequeño enigma de la física. Al llevar a cabo este experimento, es común encontrarse con un fenómeno sutil: la longitud de onda teórica y la longitud real del tubo no coinciden con precisión.

Un equipo realizó la prueba de resonancia y detectó una resonancia a 0.415m de la abertura del tubo. Además, midieron la distancia entre dos puntos de resonancia consecutivos (media longitud de onda) y calcularon que la longitud de onda (λ) era de 0.34m.

Con esta información, inferiremos qué tipo de onda estacionaria se produce dentro del tubo y determinaremos la corrección de extremo abierto (kaikōtan hosei).

Si la longitud de onda (λ) es 0.34m, la longitud para la vibración fundamental (1/4 λ) es: 0.34 ÷ 4 = 0.085m. Nuestro punto de resonancia de 0.415m es un valor muy cercano a 5 veces 0.085m (0.425m). Esto nos indica que estamos observando el quinto armónico (el tercer punto de resonancia).

No obstante, el valor teórico de 0.425m no coincide con el valor real de 0.415m. ¡Esta diferencia es el sutil margen que la onda sonora se extiende ligeramente más allá de la boca del tubo: la Corrección de Extremo Abierto!

0.425m － 0.415m = ¿¿¿???

Entonces, ¿cuál es la respuesta en centímetros? (¡La respuesta es 1cm!) Esta es la magia de la física experimental: combinar la teoría y la práctica nos permite medir incluso esa “pequeña salida” invisible del aire.

Contacto y Solicitudes

¡Acerca el asombro y la diversión de la ciencia a tu vida! Aquí recopilamos experimentos científicos caseros divertidos y sus trucos de una manera fácil de entender. ¡Busca lo que quieras!

El contenido de este blog se ha convertido en un libro. Más detalles aquí

Sobre el administrador, Ken Kuwako, aquí

Para cualquier tipo de solicitud (escritura, conferencias, talleres de experimentos, supervisión/aparición en TV, etc.), aquí – ¡Las actualizaciones de los artículos se publican en X!

En el canal de Ideas Científicas se transmiten videos de experimentos!

３月のイチオシ実験！

• 押し花を作ろう！：梅や桜の花の押し花を作ってみましょう。特別なケースに入れると、長く保存できて、しおりにもなります。

テレビ番組・科学監修等のお知らせ

• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。
• 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。

書籍のお知らせ

• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
• 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

講師・ショー・その他お知らせ

• 3/20（金）　日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③　11:20-12:20
• 7/18（土）　教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
• 10/10（土）　秘密兵器「帯電ガン」が炸裂！ビリビリ！ドキドキ！静電気サイエンスショー＠千葉市科学フェスタ（午後予定）
• 各種SNS　X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。