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Ficha temática

Vibraciones y sonido

Estudia las vibraciones y el sonido con el recurso que hemos desarrollado para ti. En el encontrarás contenidos, imágenes y mucha más.

Vibraciones y sonido

¿Cómo se relaciona una vibración con lo que oímos?

Podemos referirnos a la vibración tomando ejemplos de cosas que vibran, como los asientos de un bus destartalado cuando éste se pone en marcha, o la rama de un árbol cuando la movemos, o una cuerda “tirante” cuando la tomamos y soltamos. Pero ¿qué es lo que tienen en común estos movimientos para que digamos que vibran? Pues bien, podemos decir que todos se mueven de manera parecida, y que nosotros “sentimos” como se mueven. Si observamos detenidamente, podremos ver que es la posición, ya sea de los asientos del bus, de la rama del árbol o de la cuerda, lo que se modifica muy rápidamente entre dos puntos.

Pero también otras cosas pueden vibrar. Los cuerpos en general pueden hacerlo, independiente de si son sólidos, líquidos o gases. La vibración es parecida a una forma de energía que se puede transmitir de un cuerpo a otro.

Podemos clasificar los objetos que vibran en: cuerdas –como las de una guitarra–, láminas –como las paredes de un bombo– y cavidades –como la concha de un molusco–. La superficie de una mesa, por ejemplo, es una lámina que al recibir un golpe (transmisión de energía) vibra y trasmite la vibración a otros “cuerpos”, como al aire y al suelo.

Las vibraciones originadas en un cuerpo (sólido, líquido o gas) se transmiten a los objetos y cuerpos que están junto a éste. Cuando un cuerpo vibra y transmite su vibración al aire, éste la transmite a nuestros tímpanos, los que, a su vez, la transmiten a la cadena de huesecillos que están en nuestro oído, y éstos a los terminales nerviosos, produciendo finalmente una sensación que llamamos sonido.

¿Cuáles son las características de una vibración?

Como dijimos, la vibración es un movimiento entre dos puntos. Un péndulo es un buen ejemplo para describir la vibración, como cuando se cuelga de un hilo una piedra y haces que se mueva de un lado a otro (oscilar).

Ejemplo de oscilación con péndulo


 
En la figura se observan tres posiciones para la piedra atada. La central se llama de equilibrio, mientras las extremas son el inicio y término de la oscilación. El tiempo que tarda un péndulo en realizar una oscilación completa (ir de un extremo a otro y volver) es lo que se llama período de la oscilación. Generalmente se mide en segundos y se designa con la letra T. La frecuencia de la oscilación es el número de oscilaciones que realiza en la unidad de tiempo (generalmente segundos). Se designa con la letra f y se mide en segundos recíprocos (s-1) o Hertz (Hz). Si un péndulo realiza 5 oscilaciones en un segundo, su frecuencia será 5 s-1.
Matemáticamente, la frecuencia corresponde al valor inverso del periodo:

f igual a uno partido por T

Esto es válido también para las vibraciones de las cuerdas, de las láminas y de las partículas del aire y líquidos.

La distancia que recorre la piedra atada desde un extremo hasta la posición de equilibrio se conoce como amplitud de la oscilación.

Las vibraciones son similares al péndulo: tienen dos posiciones extremas, una posición de equilibrio, una frecuencia de vibración y, por lo tanto, un período y una amplitud. Además pueden tener formas distintas, dependiendo del cuerpo donde se generen.

¿Qué diferencias y similitudes tienen los sonidos que percibimos?

En música, se definen tres características de los sonidos: altura, intensidad y timbre. Basados en la altura, nosotros distinguimos sonidos agudos de graves –como la voz de un hombre respecto de la de una mujer–. A su vez, la intensidad nos permite distinguir sonidos “fuertes”, es decir, el volumen, y el timbre nos permite identificar la fuente del sonido –por ejemplo, el sonido de un piano o de una guitarra-.

Desde el punto de vista de la Física, en el sonido la altura tiene relación con la frecuencia de la vibración, la intensidad con la amplitud de la vibración y el timbre con la forma de la vibración.

El rango auditivo humano va desde los 16 a los 20.000 Hz, con variaciones entre las personas y disminución con la edad. Los sonidos muy graves o bajos son aquellos de baja frecuencia –16 Hertz–, mientras los muy agudos o altos son de alta frecuencia –20.000 Hz–. Las vibraciones acústicas de frecuencias menores a 16 Hz se denominan infrasonidos, y las mayores a 20.000 Hz se llaman ultrasonidos. Hay animales que perciben un espectro sonoro más amplio que nosotros. Los perros, por ejemplo, captan sonidos de entre 40 y 46.000 hertz, y los caballos, de entre 31 y 40.000. Los elefantes y las reses advierten incluso los infrasonidos. El conjunto de sonidos así clasificado se llama espectro sonoro, y se muestra en la siguiente figura:

Espectro sonoro

Si bien la amplitud de una oscilación puede ser medida en metros o centímetros por tratarse de una distancia, la unidad en que se mide la intensidad sonora es el decibel (la décima parte de un belio), que se abrevia dB. La escala de medición es relativa, y compara el límite de la audibilidad, asignándole un valor 0, y el límite de tolerancia a la intensidad del sonido, asignándole un valor 10. Mientras mayor sea la amplitud del sonido, mayor es su intensidad. En el cuadro siguiente te mostramos la intensidad en dB de algunos ejemplos.

Ejemplos de intensidad en decibeles

El timbre de un sonido es aquello que nos permite distinguir la voz de dos personas que cantan una misma canción, o bien diferentes instrumentos que emiten una misma nota musical. Por ejemplo, dos sonidos de igual frecuencia (440 Hz) en un diapasón y una flauta se diferencian por la forma de su oscilación, como se ilustra en la figura siguiente:

Ejemplo diferencia de timbre

Como síntesis, podemos decir que el sonido se genera desde las vibraciones, cuyas características explican la altura, intensidad y timbre de la sensación sonora.

foto color
 Daniela sentada junto a presidenta Bachelet VIBRACIONES Y SONIDO En la vida oímos sonidos o ruidos de distintos tipos. Algunos de ellos nos parecen agradables mientras que otros son muy molestos. En esta actividad te invitamos a dar una explicación de lo que puedes haber “observado” con tu sentido del oído. Ir a la actividad
Imagen de conjuntos numéricos Guía del docente: VIBRACIONES Y SONIDO


Descripción curricular:

- Nivel: 1.º Medio 

- Subsector: Ciencias físicas

- Unidad temática: El sonido

- Palabras claves: sonido, vibración, timbre, transmisión del sonido. 

- Contenidos curriculares: El sonido 

- Objetos en vibración introducidos fenomenológicamente: cuerdas,

  láminas, cavidades, superficie del agua. Relación entre frecuencia de

  vibración y altura del sonido, entre amplitud de vibración e intensidad del

  sonido.

- Descripción de la fisiología del oído en relación con la audición.

  Rangos de audición: el decibel.

 

- Aprendizajes esperados:

- Reconocen que el comportamiento de objetos muy diversos  (cuerdas,

  láminas, aire en cavidades, los diferentes instrumentos musicales) puede

  tener un origen común (la vibración)

 

Contenidos relacionados:

 

- 1.º Medio: 

 El sonido: Vibración y sonido-Ondas y sonido.

 

- 2.º Medio:

 El movimiento: Descripción del movimiento 

 El movimiento: Energía mecánica: trabajo y energía

 

Aprendizajes esperados de esta actividad: 

- Relacionar las observaciones del fenómeno del sonido con su origen.

- Reconocer que instrumentos musicales que generan sonidos pueden ser clasificados

  como cuerdas, láminas y cavidades. 

- Identificar los elementos comunes (vibración, por ejemplo) asociados a la generación

  de sonidos en cuerdas, láminas y cavidades.

- Identificar el sonido como una respuesta sensorial del organismo a un estímulo

  ambiental.

- Observar y reconocer diferencias y similitudes entre sonidos generados por una misma

  fuente y sonidos generados en distintas fuentes.

 

Recursos digitales asociados a educarchile:

- Ficha temática: Vibraciones y sonido 

- Diapositivas digitales: “Vibraciones y sonido”. 

 

Actividades propuestas para este tema: 

La actividad es introductoria al tema del sonido y busca poner en contacto al estudiante con

el fenómeno del sonido; además, pretende estimular una reflexión individual o grupal de los

fenómenos observables del sonido, principalmente  respecto a su generación. Se buscarán

evidencias que muestren que los estudiantes pueden realizar comparaciones entre sonidos,

variando la forma en que se genera desde un mismo objeto.

 

ACTIVIDAD: El origen del sonido

 

2H 

 

1. Mapas de contenidos tratados

 

mapa

2. Desarrollo de la actividad “El origen del sonido”

 

Paso 1

Esta actividad comprende la reflexión grupal o individual del fenómeno

observable del sonido. Puede comenzar formando grupos de hasta cuatro

estudiantes. Partir contando que en esta actividad comenzarán el estudio

del sonido. El primer paso es obtener las ideas previas de los estudiantes y

motivarlos a observar las fuentes que generan sonidos a su alrededor.

Comience la sesión proponiendo la pregunta:

- ¿Qué es el sonido? 

  Hágales notar que hay sonidos agradables y otros desagradables, y en

  torno a esto:

- ¿En qué se diferencian? 

- ¿Qué debemos hacer para provocar un sonido?

 

Paso 2 

Entregue la guía para el estudiante y léanla para comenzar la actividad. 

En la primera parte de la actividad, los estudiantes deben identificar los

estímulos que producen un sonido en cada instrumento (guitarra y flauta) y

luego reflexionar acerca de la manera como este estímulo produce un

sonido en el instrumento. 

Fíjate en que todos producen un sonido cuando reciben algún estímulo.

 

a)  ¿Cuáles son estos estímulos para la guitarra y la flauta? 

     La guitarra es un instrumento de cuerda, por ello debemos hacer vibrar la

     cuerda. Mientras que la flauta es un instrumento de aire y es el paso del

     aire el que produce un sonido con la flauta.

 

b)  ¿Cómo se genera el sonido en el interior de estos instrumentos? 

     El sonido se genera por la tensión de la cuerda y su vibración con el aire

     que la rodea. Esta última acción genera un sonido que se propaga por el

     aire hasta nuestros oídos. 

     En la flauta el paso del aire por la boquilla genera una vibración que se

     traduce en el sonido de la flauta.  

     Puede realizar esta parte de la actividad en la pizarra a modo de discusión

     con los estudiantes y registrar las ideas de los estudiantes también en la

     pizarra. 

 

Paso 3

Luego de recoger las ideas previas acerca del sonido, desarrollen la segunda

parte de la actividad. 

Los estudiantes saben que los sonidos que perciben son diferentes,

estimúlelos a que encuentren una razón a este fenómeno.

 

Los estudiantes deben disponer de una regla de plástico o metal de al

menos 30 cm; con ella deben generar vibraciones sobre una mesa según el

siguiente procedimiento. 

 

 Procedimiento: 

- Pon la regla en forma horizontal sobre la mesa dejando uno de sus

  extremos al aire.

- Sobre la mesa y regla pon los libros de modo que la regla quede fija. 

- Presiona con suavidad el otro extremo y deja que la regla vibre

  libremente. 

 

Mientras realizan la actividad, indíqueles que se fijen en las vibraciones que

están produciendo. A partir de dichas observaciones deben responder las

siguientes preguntas: 

 

1.  ¿Cómo cambia la velocidad de la oscilación con la longitud libre de la

     regla? 

     Mientras mayor sea la longitud libre de la regla menor será la velocidad y

     mayor la amplitud de vibración. 

 

2.  ¿Son diferentes los sonidos provocados en ambas situaciones? ¿De

     qué crees que dependen estas diferencias? 

     Lo importante es que los estudiantes se fijen en la manera como causaron

     un sonido y que este corresponde a una vibración, que es diferente según la

     posición de la regla sobre la mesa. 

 

Paso 4

Cierren la actividad buscando situaciones de la vida en que los sonidos que

se perciben provienen del mismo instrumento o lugar, pero son diferentes.

Por ejemplo, las voces de nosotros mismos. Otro ejemplo que los

estudiantes percibirán son las notas musicales que provienen del mismo

instrumento. 

Puede anotar estos ejemplos en la pizarra.

Información

Técnica

Descripción BreveEstudia las vibraciones y el sonido con el recurso que hemos desarrollado para ti. En el encontrarás contenidos, imágenes y mucha más.
Temas relacionados

>>Video: Física en la dura: Explicación del sonido

>>Sitio: El sonido y las ondas

>>Texto: Parámetros Sonoros

IdiomaEspañol (ES)
Autoreducarchile
Fuenteeducarchile
Clasificación Curricular
NivelSectorUnidad o eje
1° medioFísicaLa materia y sus transformaciones

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