LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE GUIA # 1 AREA: CIENCIAS NATURALES ASIGNATURA: FISICA GRADO: NOVENO FECHA: SEPT – OCT – NOV /2019 PERIODO: CUARTO NOMBRE DEL ESTUDIANTE: VALORACIÒN: MAESTRO (A): SANDRA LILIANA CASTRELLON MATAMOROS TEMATICAS: Ondas sonoras, Velocidad del sonido. Fenómenos acústicos. TRABAJO Y ENERGIA. Conceptos. Unidades de medida. Formulas STÁNDAR: Establezco relaciones entre frecuencia, amplitud, velocidad de propagación y longitud de onda en diversos tipos de ondas mecánicas. Explico el principio de conservación de la energía en ondas que cambian de medio de propagación DBA: N.A. COMPETENCIAS: Identifica los elementos de una onda, su clasificación, y halla la velocidad de propagación de una onda por medio de pequeños problemas contextualizados. Interpreta la ecuación de una onda, y de ella extrae la amplitud, la longitud de onda, número de ondas, periodo, frecuencia, y la velocidad de propagación. Reconoce y establece diferencias entre los fenómenos ondulatorios INDICADORES DE LOGRO: Reconocer, comprender y explicar el concepto de ondas sonoras. Clasificar las ondas sonoras según el medio de propagación, el número de oscilaciones y la dirección de propagación. Identificar de los elementos y de los factores que los cuales depende la velocidad de propagación de una onda sonora. Aplica los conceptos para resolver problemas. Interpretar el método que le permite hallar la velocidad de propagación del sonido. Identifica los fenómenos acústicos. Analizar y calcular la velocidad del sonido teniendo en cuenta la ecuación. Reconoce y establece diferencias entre los diferentes fenómenos acústicos TIEMPO: INDICACIONES: ONDAS SONORAS: Una onda sonora es una onda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido. Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasi periódica. Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica. Las ondas sonoras son básicamente ondas longitudinales que al llegar a nuestro oído producen el efecto que nosotros conocemos como sonido. Tales ondas, comprendidas en el intervalo de frecuencia de entre 20 y 20.000 vibraciones por segundo, se denominan para simplificar ondas sonoras. NATURALEZA DEL SONIDO El origen del sonido es un movimiento vibratorio, producido por cuerpos en movimiento periódico. Puede ser cuerdas vibrantes, tubos sonoros etc. Los sonidos de la voz son producidos por las vibraciones de las cuerdas vocales, cuya tensión es regulada por los músculos. Pero no todos los movimientos vibratorios producen sonidos. Solo las vibraciones de frecuencia de 20 hasta 20.000 hz producen sensación de sonido. Este límite superior es variable según la edad, mientras los niños pueden oír hasta25.000hz, en la vejez se llega difícilmente hasta 12.000hz.. se acostumbra denominar infrasonidos a las ondas sonoras cuya frecuencia es menor de 16 hz ultrasonidos y ultrasonidos a los de frecuencia mayor de 20.000hz INTENSIDAD DE LAS ONDAS SONORAS La intensidad de una onda que se propaga se define como la cantidad media de energía transportada por la onda, por unidad de superficie y por unidad de tiempo, a través de una superficie perpendicular a la dirección de propagación. Mas brevemente, la intensidad es la potencia media transportada por unidad de superficie. El siguiente gráfico muestra el intervalo de frecuencias a las cuales es sensible el oído, representa una gráfica de audición de una persona con buen oído. LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE La curva muestra que el oído tiene sensibilidad máxima para las frecuencias comprendidas entre 2.000 y 3.000 ciclos/seg. para las cuales el umbral de audición es aproximadamente 10 a la menos cinco db. Para intensidades superiores a las señaladas por la curva superior, llamada umbral de sensación desagradable, la audición se convierte en una sensación incomoda e incluso dolorosa VELOCIDAD DEL SONIDO La velocidad a la que se propaga el sonido no depende de su intensidad o cualidades, sino únicamente de las propiedades del medio. Se propaga con mayor velocidad en los medios más rígidos, por lo que la velocidad de propagación es mayor en los sólidos que en líquidos y gases. 𝑚 ∗𝑡 𝑉𝑜 = 331 𝑚/𝑠𝑒𝑔 𝑠𝑒𝑔 ∗ °𝐶 La velocidad de propagación del sonido también se puede calcular conociendo la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrerla, mediante la expresión: V = x / t también se puede utiliza V= λ. f ó V = λ / T 𝑉 = 𝑉𝑂 + 0,6 RECEPCION DEL SONIDO De los numerosos detectores del sonido mencionemos los siguientes: El oído humano: las ondas sonoras entran en el oído y golpean una membrana elástica, llamada el tímpano, que vibra por resonancia a la misma frecuencia que la onda. Una cadena de tres huesecitos transmiten las vibraciones, ampliándolas, a un fluido situado en el oído interno. Los movimientos del fluido son detectados por fibras de longitud y espesores diferentes que vibren cada una con su frecuencia propia. Las vibraciones de las fibras se transforman en señales eléctricas que son llevadas por los nervios auditivos hasta el cerebro en donde la sensación de sonido se realiza. Micrófono: trabaja con el mismo principio que el oído. Las ondas sonoras ponen a vibrar una membrana y esta produce pequeñas señales eléctricas que deben ser ampliadas y que se puede llevar después hasta un altavoz o una grabadora CUALIDADES DEL SONIDO Intensidad: los sonidos pueden clasificarse en fuertes o débiles, según su intensidad sea elevada o baja. Tono o altura: indica si este es alto (agudo, muchas vibraciones por segundo) o bajo (grave, pocas vibraciones por segundo). Cuanto más baja sea la frecuencia más bajo será el tono y viceversa. Timbre: permite distinguir entre dos sonidos en los que la intensidad y la frecuencia son iguales, pero que han sido emitidos por focos distintos. Normalmente, los sonidos no son puros, es decir, las ondas no son perfectamente sinusoidales sino que son el resultado de varios movimientos periódicos superpuestos a la onda fundamental, que se denominan armónicos o sobretonos. El timbre depende de la forma de la onda. INTENSIDAD DEL SONIDO Y SENSACIÓN SONORA LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE La intensidad de una onda como la cantidad de energía que llega por unidad de tiempo a una unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación. Si consideramos que el medio a través del que se propaga el sonido es isótropo, los frentes de ondas sonoras emitidos por una fuente puntual son superficies esféricas. Como la energía por unidad de tiempo es precisamente la definición de potencia, puede establecerse la siguiente relación entre la distancia y la potencia del foco puntual emisor a fin de conocer la intensidad: I = P / 4π r2 ESCALA DE NIVEL DE INTENSIDAD SONORA: Se define el nivel de intensidad, β, de una onda sonora como: 𝐼 𝛽 = 10 log 𝑑𝑒𝑐𝑖𝑏𝑒𝑙𝑒𝑠 (𝑑𝐵) 𝐼𝑜 SENSACIÓN SONORA La sensación sonora es el factor subjetivo que involucra los procesos fisiológicos y psicológicos que tienen lugar en el oído y en el cerebro. Esa sensación sonora nos lleva a calificar los ruidos como débiles, fuertes, desagradables, etc. Dicha sensación no sólo depende de la intensidad, sino también de la frecuencia del sonido. FENÓMENOS ACUSTICOS DEL SONIDO Las ondas sonoras, como ondas que son, también presentan las propiedades generales de las ondas y, por ello, pueden reflejarse, refractarse, interferir con otras ondas y difractarse. REFLEXIÓN: Cuando una onda sonora se propaga y choca contra un obstáculo, cambia de dirección y sentido. Este fenómeno se denomina reflexión del sonido. El oído humano es capaz de diferenciar el sonido original del reflejo solo si el tiempo que transcurre entre ambos es de 0,1s. La reflexión de las ondas sonoras puede producir fenómenos como el eco, la reverberación y la resonancia. El eco: El eco es la repetición del sonido que se produce cuando las ondas sonoras se reflejan en un obstáculo situado, al menos, a 17 m del foco emisor y tarda en regresar a su lugar de origen más de 0,1 s. La reverberación: La reverberación es la prolongación del sonido que se produce por las sucesivas reflexiones de las ondas sonoras que llegan al oído con una diferencia de menos de 0,1 s. LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE La resonancia: Se produce cuando un cuerpo que está vibrando se pone en contacto con otro. El segundo cuerpo, al recibir las frecuencias del primero, se ve forzado a vibrar con la misma frecuencia. Esto origina que las frecuencias se refuercen y, en consecuencia, aumente la intensidad del sonido. REFRACCIÓN: La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al cambiar de medio. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina por el cambio de velocidad que experimenta la onda al cambiar de medio. La refracción también puede producirse dentro de un mismo medio que no es homogéneo, por ejemplo, cuando la temperatura varía de un punto a otro. Por lo general siempre hay reflexión y refracción parciales, es decir, una parte de la energía sonora se refleja y otra se refracta. La difracción del sonido se produce cuando las ondas sonoras, en lugar de seguir en la dirección normal, se dispersan. Cuando la onda incide sobre una abertura, superficie u obstáculo que impide su propagación, todos los puntos de su plano se convierten en fuentes secundarias de ondas, emitiendo nuevas ondas, denominadas ondas difractadas. LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE TALLER EN CLASE 1. Si la velocidad de una onda en una mezcla de agua y sal es de 1490 m/seg y su frecuencia de movimiento es de 2 seg ¿Cuál es su longitud de onda? LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE 2. Un estudiante golpea el agua de una cubeta 4 veces por segundo y nota que la onda producida recorre 60 cm en 5 seg. ¿Cuál es la longitud de onda del fenómeno? 3. Un diapasón hace vibrar las moléculas del aire de su entorno donde la velocidad de la onda sonora viaja a 340 m/seg. ¿Si la longitud de la onda es de 20 cm ¿Cuál es la frecuencia del diapasón? 4. Cuál es la velocidad de las ondas transversales en una cuerda de 2m de longitud y 100 gramos de masa sometida a una tensión de 80N? 5. Una cuerda de 20 m de longitud y 1000 gramos de masa tiene un extremo fijo y el otro pasa por una polea y sostiene un cuerpo de 8 kg de masa. ¿Cuánto tiempo pone un pulso para recorrer toda la cuerda? 6. ¿con que velocidad se propaga un movimiento ondulatorio si su periodo es de cm? 2𝜋 3 y su longitud de onda es de 30 7. Calcula la longitud de onda producida por una guitarra cuya frecuencia es de 44 Hz si la onda se transmite en el aire? 8. La velocidad de propagación de un movimiento ondulatorio es de 2 x 10 3 cm/seg. Si la frecuencia de movimiento es de 4 Hz, ¿Cuál es su periodo y su longitud de onda? 9. La longitud de una cuerda es de 2m con masa 0,3 gramos. Calcule la velocidad del pulso bajo una tensión de 20 N? 10. Completa la siguiente sopa de letras Resolver los siguientes problemas de trabajo y energia: Indicar el trabajo necesario para deslizar un cuerpo a 2 m de su posición inicial mediante una fuerza de 10 N. LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE Se hace descender lentamente un balde de 5.kg en un pozo por medio de una cuerda ¿Cuánto trabajo se desarrolló con la cuerda sobre el balde cuando éste descendió 7 m? Un alpinista de 80kg escala una colina de 600m ¿Cuánto trabajo efectúa el alpinista contra la gravedad? Un carrito de 5 N es desplazado 3 m a lo largo de un plano horizontal mediante mediante una fuerza de 22 N. Luego esa fuerza se transforma en otra de 35 N a través de 2 m. Determinar: a) El trabajo efectuado sobre el carrito. b) La energía cinética total. Un cuerpo de 1,5 kg de masa cae desde 60 m. Determinar la energía potencial y cinética cada 10 metros a partir del origen. Un cuerpo de 150 g de masa se lanza hacia arriba con velocidad inicial de 400 m/s, calcular: a) La energía cinética inicial. b) La energía cinética a los 5 s de caída Una persona sube una montaña hasta 2000 m de altura, ¿cuál será su energía potencial si pesa 750 N? Un cuerpo de 40 kg de masa cae por un plano inclinado que forma con la horizontal un ángulo de 20°. ¿Cuál será su energía cinética luego de recorrer 18 m sobre el plano si partió del reposo? ¿Qué energía potencial tiene un ascensor de 800 Kg en la parte superior de un edificio, a 380 m sobre el suelo? Calcula la energía cinética de un coche de 860 kg que se mueve a 50 km/h Calcula el trabajo que realizará una fuerza de 392 N que desplaza a un cuerpo unja distancia de 7 m, si entre la fuerza y el desplazamiento forman un ángulo de 52º. Calcula la energía cinética de un coche de 1294 kg que circula a una velocidad de 58 km/h ¿Qué energía potencial posee una roca de 143 kg que se encuentra en un acantilado de 19 m de altura sobre el suelo? Calcula el trabajo necesario para subir un cuerpo de 85 kg, a velocidad constante, desde una altura de 11 m hasta una altura de 16 m TALLER EN CASA LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE Completa el siguiente crucigrama LEARNING SKILLS FOR LIFE AND FOR A GLOBALIZED WORLD GUIAS DE TRABAJO/TALLER EN CLASE Elabora: Sandra Liliana Castrellón Matamoros Maestro(a) de la asignatura Revisado: JOHANA PEÑALOZA MORA Líder de área Aprobado: Jesús Abel Serrano Coordinación académica y de convivencia
