Interferències sonores

Introducció

El so és un exemple d’ona mecànica que habitualment es propaga per l’aire. A causa de la propagació de la compressió i la dilatació de l’aire, un observador que es trobi a una certa distància de la font sonora és capaç de detectar el so. L’oïda és l’òrgan de què disposem els humans per detectar els sons. El timpà, en rebre un estímul a través de l’aire, vibra i aquesta vibració es transforma en un senyal elèctric que és conduït pel nervi auditiu fins al cervell, que interpreta el so.
Les principals característiques de les ones sonores són, com en qualsevol altre tipus d’ona, la freqüència (f) i l’amplitud (A). La freqüència diferencia els sons entre ells i l’amplitud determina la intensitat amb què els percebem.
Quan dos o més senyals acústics coincideixen en l’espai, les ones es combinen i l’ona resultant és la suma algebraica de les ones individuals. Aquest fenomen es coneix com a interferència. Si les dues ones iguals interfereixen amb un desfasament igual a zero, l’amplitud de l’ona resultant es 2A, i es diu que es tracta d’una interferència constructiva. Si el desfasament fos de 180º, l’amplitud resultant seria zero, i s’anomenaria interferència destructiva.
Aquest fet es pot visualitzar en la miniaplicació Interferències de ( http://www.fislab.net). Vegeu la figura 1.

En l’esquema del costat (figura 2) podem observar una interferència positiva. En aquest punt l’oscil·lació (ona negra) té una amplitud 2A com a resultat de la superposició de dues ones d’amplitud A (ones blava i vermella).

Si el desfasament és de 180º, com en la figura 3, es produeix una interferència destructiva (ens trobem en un punt nodal) i l’oscil•lació és pràcticament nul•la (ona negra) malgrat que també hi ha superposició de dues ones d’amplitud A (ones blava i vermella).

Orientacions per al professorat

Aquesta és una experiència de gran format, de manera que es proposa fer-la a l’exterior i col•laborant conjuntament tot el grup classe. Tot i això, també es pot adaptar per fer-la dins d’una aula (movent les taules i cadires per deixar un espai prou ampli).
Si es fa a l’exterior, cal disposar d’un portàtil (amb l’Audacity instal•lat) i dos altaveus que es puguin separar entre ells uns quatre metres. Si fem l’experiència en una aula, aleshores podem aprofitar la instal•lació acústica però, si el sistema té més de dos altaveus, caldrà desconnectar-ne alguns per aconseguir que només en funcionin dos.
Cal tenir molta cura a localitzar els punts nodals i els punts d’interferències constructives per poder finalment enllaçar-los i obtenir el dibuix de les línies d’interferència.
Tot i que es proposa guixar el terra, també es pot fer l’experiment situant alguns tipus d’objectes diferents per als nodes i els punts d’interferència constructiva (per exemple, peces de Lego blaves i verdes). Es pot acabar construint les línies amb cintes (o cordills) que enllacin els diferents objectes.
La proposta de treballar amb els colors blau i verd facilita la comparació dels resultats obtinguts amb la miniaplicació Interferències de que s’utilitza.

En la seqüència de fotografies següent es pot observar com fa l’experiència l’alumnat de primer de batxillerat de l’Institut Coll i Rodés de Lloret de Mar durant el curs 2010-2011, i el resultat final.