Recursos de física

L'activitat que es presenta ha estat elaborada a partir d'una miniaplicació (applet) del web http://phet.colorado.edu

, un cop traduït al català, per tal de treballar les ones en general i el so en particular.
Les miniaplicacions en Java són eines molt útils en l'aprenentatge de la física, ja que ens permeten simular situacions reals que a vegades són difícils de reproduir a l'aula.
Aquesta activitat ha estat portada a terme amb alumnes de 4t d'ESO, un cop introduïts els conceptes generals de les ones. Aquests alumnes disposaven de portàtils a l'aula i durant la sessió també portaven auriculars, per no molestar la resta de companys.
El guió pauta, pas a pas, què ha de fer l'alumnat. És una activitat senzilla i clara, però val la pena anar aturant-se en els diferents apartats per comentar-ne els resultats.
En la nostra experiència a l'aula ens hem trobat que en l'apartat en què es treballa el factor del qual depèn que sentim el so més o menys fort, l'alumnat coincidia que en augmentar l'amplitud el so aquest era més fort, però també molts indicaven que en augmentar la freqüència també el sentien més fort... Potser cal que comentem que l'oïda humana és més sensible als sons aguts que als greus i, per això, tenim la sensació que els sons aguts són, energèticament, "més forts”.

Full de l'alumnat

L'objectiu d'aquesta pràctica és treballar les propietats del so.

1. Primer repassa les principals característiques de les ones: amplitud, longitud d'ona, període, freqüència i velocitat de propagació. Mira atentament el gràfic de la figura 1 i contesta les preguntes, tenint en compte que cada quadrat fa de costat. Indica també com obtens cada valor.

a) Quant val la longitud d'ona ()?

Fig. 1: En sacsejar amunt i avall l'extrem d'una corda es produeixen ones. Si ho fem a un ritme constant podem obtenir una ona com la de la figura, que seria com una foto de la corda. Si fos un vídeo, podríem veure com la forma (no la corda) es desplaça.

c) Si fixant-nos en un punt de la pantalla hem vist passar

ones en

segons, quant val la freqüència (

2. Ara treballarem amb la miniaplicació en Java que es veu a la figura 2.
Per fer les mesures i proves, marca la casella . Un cop fetes, desmarca-la per no molestar els altres companys.
Selecciona la pestanya . Activa l'àudio i sentiràs el so que emet l'altaveu. Al cap d'una estona prem el botó fins que el manòmetre marqui zero. Què ha passat amb el so? En funció del que acabes d'observar, et sembla que el so és una ona mecànica o electromagnètica?

Fig. 2: Miniaplicació El so. Fes clic a la imatge per obrir-la. Si no et funciona, prova-ho a http://phet.colorado.edu/sims/sound/sound_ca.jnlp

3. Clica ara la pestanya superior

. Estudiarem una qualitat del so que s'anomena intensitat. Té relació amb com de fort o fluix sentim un so. Mou els cursors de

(sense desplaçar el ninot

). Quan aconsegueixes que se senti més fort, quan augmentes la freqüència o l'amplitud? Amb quina magnitud de les ones està relacionada, doncs, la intensitat?

4. Clica ara (a la dreta) el botó

. Ara sentiràs el so tal com el sent el ninot. Sense modificar ni la freqüència ni l'amplitud, acosta i separa el ninot de l'altaveu. Com de més fort sents el so?

Això es deu al fet que l'energia de l'ona s'ha de repartir en un front cada cop més ampli, per la qual cosa l'amplitud (i, per tant, la intensitat) disminueix amb la distància.

5. La segona qualitat que estudiarem és el to, que és el que ens permet diferenciar sons més aguts d'altres més greus o, parlant musicalment, distingir un la d'un do, per exemple. Varia el cursor de la freqüència. Quan creus que el so es fa més agut, quan augmentem la freqüència o quan la disminuïm?

6. Busca a Internet quina és la freqüència d'algunes notes, per exemple

. Intenta escoltar-lesamb la miniaplicació.

7. Fixa't en la distància entre dues ones consecutives (longitud d'ona). Com varia quan n’augmentes la freqüència?
Escriu la fórmula que justifica el que acabes d'observar experimentalment (recorda que la velocitat del so en un medi determinat és constant).
Relacionant això amb el que acabes d'esbrinar en apartats anteriors, quins sons tenen una longitud d'ona més gran, els més aguts o els més greus?

8. Però tothom sap distingir el so d'una trompeta del d'un violí, encara que toquin la mateixa nota (igual freqüència), i igual de fort (igual intensitat). Busca informació sobre la qualitat del so que ens permet distingir-ho, i explica breument en què consisteix.

9. Per acabar, tractarem de determinar aproximadament la velocitat a què es propaga el so. Fes clic a dalt, a la pestanya que diu

. Farem tres mesures de la longitud d'ona per diferents freqüències i calcularem la velocitat mitjana: un cop fixada la freqüència escollida, atura l'animació amb el botó inferior de pausa