ÁREA: GRADO

ÁREA: CIENCIAS NATURALES (FÍSICA) GRADO: UNDÉCIMO A Y B

FECHA: Del 07 al 18 de septiembre

DOCENTE: ANA CRISTINA SÁCHICA MACHADO

GUÍA OCHO

OBJETIVOS: Observar, analizar y explicar, cuáles las fuentes sonoras existentes y el efecto Doppler y cómo se

producen.

ESTÁNDARES: Propongo y sustento respuestas a mis preguntas y las comparo con las de otros y con las de teorías

científicas.

COMPETENCIA: Comunicación

DBA: Aplica las ecuaciones parta las fuentes sonoras y el efecto Doppler, a partir de las características del fenómeno

ondulatorio (longitud de onda, frecuencia, amplitud).

RESULTADOS DE APRENDIZAJE ESPERADOS: Soluciona talleres en los que se incluyen problemas que involucren

emplear las fuentes sonoras y el efecto Doppler.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA:

“FUENTES SONORAS Y EFECTO DOPPLER”.

Una fuente de sonido es todo cuerpo vibrante capaz de producir ondas elásticas en el medio que lo rodea.

Cuerdas sonoras Si tenemos una cuerda de longitud L, sujeta por los extremos, y la hacemos vibrar, se producen en ella ondas estacionarias debidas a la interferencia que tiene lugar, entre ondas que avanzan en sentidos opuestos, con la particularidad de que en cada uno de los extremos se encuentra un nodo. Cuando la cuerda vibra de esta forma con una frecuencia se le denomina primer armónico o fundamental.

En la misma cuerda se puede producir una onda estacionaria con tres nodos. La frecuencia correspondiente a esa segunda vibración será dos veces mayor que la frecuencia de la primera, y se denomina segundo armónico.

De la misma forma se pueden producir ondas estacionarias con cuatro nodos cuya frecuencia es f3 = 3f1

En general cuando una cuerda vibra se forma una serie de ondas estacionarias emitiendo, además del tono fundamental, varios armónicos, cuyas intensidades son menores que las de las vibraciones de la frecuencia fundamental.

SECRETARÍA DE EDUCACION MUNICIPAL I.E. GIMNASIO GRAN COLOMBIANO

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GESTIÓN DE CALIDAD PROCESO DE APOYO BIBLIOGRÁFICO Y EDUCATIVO

A-BE-GS-2

GUÍA DE APRENDIZAJE GRADO UNDÉCIMO

V1

MAR. 2020

En general

Donde T es la tensión , es la densidad lineal de la masa, L es la longitud de la cuerda y n= 1, 2, 3, … A continuación aparece un ejemplo de problemas con cuerdas sonoras.

Tubos sonoros Los tubos sonoros son cavidades que contienen aire y producen sonido al hacer vibrar las moléculas de aire encerradas. Tubos abiertos: Cuando en un tubo abierto se produce el sonido fundamental se forma un nodo intermedio con vientres en los extremos.

Al aumentar la presión se conserva la forma pero aumenta el número de vientres y nodos. Un tubo abierto produce el sonido fundamental y todos sus armónicos.

La ecuación para la frecuencia en tubos abiertos es:

Donde n = 1, 2, 3, … v es la velocidad de la onda l la longitud del tubo

Tubos cerrados: Cuando se comprime el aire en un tubo cerrado, al ejercer presión sobre la embocadura, se produce un antinodo en el extremo abierto y un nodo en el extremo cerrado.

Cuando se aumenta gradualmente la presión con que se comprime el aire en los tubos cerrados las moléculas vibran cambiando el número de vientres intermedios.

La ecuación para hallar la frecuencia de vibración de los tubos cerrados es:

Donde n = 1, 2, 3, … v es la velocidad de la onda l la longitud del tubo A continuación aparecen dos ejemplos de problemas con tubos cerrados

EFECTO DOPPLER Este fenómeno fue observado por primera vez en las ondas sonoras por el físico austriaco Christian Andreas Doppler (1803 - 1853), en el año 1842, al notar como el tono (frecuencia) del silbido de una locomotora se hacía más agudo al acercarse y más grave cuando se alejaba. Posteriormente, en 1848, el físico francés Armand Hippolyte Louis Fizeau (1819 - 1896) descubrió, de manera independiente a C. A. Doppler, un fenómeno análogo en las ondas electromagnéticas (luz), de ahí que al efecto Doppler también se le conozca como efecto Doppler-Fizeau. El efecto Doppler es el cambio en la frecuencia percibida de cualquier movimiento ondulatorio cuando el emisor, o foco de ondas, y el receptor, u observador, se desplazan uno respecto a otro.

El tren de la imagen se desplaza de izquierda a derecha. Cuando se acerca al receptor 2 ( R2) de la figura, en la derecha de la imagen, la onda "se comprime", es decir, la longitud de onda es corta, la frecuencia alta y, por tanto, el tono del sonido percibido será agudo. Por otro lado, cuando el tren se aleja, a la izquierda de la imagen, la onda "se descomprime", es decir, la longitud de onda es larga, la frecuencia baja y, por tanto, el tono que percibe el receptor 1 (R1) será grave. Cuando un observador que escucha se mueve acercándose o alejándose de una fuente sonora que puede estar en reposo o en movimiento, la frecuencia del sonido que se percibe es diferente que cuando se encuentran en reposo. Por ejemplo la frecuencia del sonido que emite una locomotora cuando se acerca al observador, es mayor que cuando se aleja. Los términos que se asocian al efecto doppler son: f' , f : Frecuencia percibida por el observador y frecuencia emitida por el foco respectivamente. Dado que el

observador está en movimiento, no coincidirán. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el hertzio (Hz), que es la unidad inversa del segundo ( 1 Hz = 1 s-1 )

v : Velocidad de propagación de la onda en el medio. Es constante y depende de las características del medio. Se relaciona con la longitud de onda y la frecuencia según v=λ·f. Su unidad de medida en el S.I. es el metro por segundo (m/s)

vR : Velocidad del observador. Se supone constante y menor a v. Su unidad de medida en el S.I. es el m/s vF : Velocidad de la fuente. Se supone constante y menor a v. Su unidad de medida en el S.I. es el m/s Las ecuaciones del efecto doppler son:

Cuando el observador se mueve con relación al medio y la fuente permanece en reposo

± : Utilizaremos el signo + si el observador se acerca a la fuente. Utilizaremos el signo - si el observador se aleja del fuente.

Cuando la fuente se mueve con relación al medio y el observador permanece en reposo

∓ : Utilizaremos el signo - si la fuente se acerca al observador. Utilizaremos el signo + si la fuente se aleja del observador.

El observador y la fuente se mueven simultáneamente con respecto al medio

±, ∓ : Utilizaremos el signo + : En el numerador si el observador se acerca a la fuente. En el denominador si la fuente se aleja del observador. Utilizaremos el signo - : En el numerador si el observador se aleja de la fuente. En el denominador si la fuente se acerca al observador.

A continuación encontramos un ejercicio sobre efecto Doppler.

ACTIVIDADES DE APLICACIÓN

Solucionar los siguientes problemas, empleando las ecuaciones que estudiamos, para las cuerdas sonoras, los tubos

sonoros y el efecto Doppler.

1. Una cuerda tiene una masa por unidad de longitud de 0,35 g/cm y 80 cm de longitud. Si está sometida a una

tensión de 40 N ¿cuál es la frecuencia del sonido fundamental que emite?

2. ¿Cuál es la frecuencia del segundo armónico de un tubo abierto de 70 cm de longitud? ¿cuál es la frecuencia si es

un tubo cerrado?

3. Un auto se acerca a un observador a razón de 72 km/h emitiendo un sonido de 400 Hz. ¿Cuál es la frecuencia

percibida por un observador inmóvil?

INFOGRAFÍA

Para comprender mejor lo concerniente a las fuentes sonoras y el efecto Doppler, quienes tengan la posibilidad de

acceder a YouTube a través del internet, pueden observar los videos que aparecen en los siguientes links.

https://www.youtube.com/watch?v=X-e-fp9dRio

https://www.youtube.com/watch?v=cqvbMUdMc6w https://www.youtube.com/watch?v=YItpwauqB9g https://www.youtube.com/watch?v=bjSEf5NNwVQ https://www.youtube.com/watch?v=FU3EHB9Mffg

https://www.youtube.com/watch?v=YTTvM2H_A1w

https://www.youtube.com/watch?v=X-e-fp9dRio&t=88s

https://www.youtube.com/watch?v=fhf8_F9pLGY

https://www.youtube.com/watch?v=NuMRfOPS-Xo

https://www.youtube.com/watch?v=YDR0bMifOKU

https://www.youtube.com/watch?v=uD11dyAywnM

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Solucionar la actividad y presentarla desarrollada en el cuaderno de apuntes, corresponderá a la valoración dada

a la actividad.

Tomar evidencia fotográfica de su trabajo y enviarlo al correo electrónico

[email protected]

Es OBLIGATORIO para todos los trabajos, colocar en cada hoja que haya empleado para el desarrollo de las

actividades, su nombre y curso en la parte superior, bien visible y grande, escrito en un color diferente al del

desarrollo de la actividad y subrayado o encerrado, si no hace esto, no daré por recibidas las actividades.