Tono e intensidad del sonido – comparación de dos sonidos en un osciloscopio
Ciencias naturalesLuz y sonidoEdades 12–13
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Un diapasón o una cuerda vibra con una frecuencia f y una amplitud A elegidas por el estudiante; un osciloscopio muestra la forma de onda y unas escalas indican la intensidad (dB) y el tono del sonido. A mayor frecuencia, sonido más agudo; a mayor amplitud, sonido más fuerte; activa el modo de comparación para ver dos sonidos en la misma pantalla. Un botón Escuchar reproduce el sonido real y se marca el rango audible para el oído humano, de 20 Hz a 20.000 Hz. Dos pantallas más: Timbre compara las formas de onda y los espectros de armónicos de instrumentos que tocan la misma nota (con un instrumento misterioso por identificar), y Nivel sonoro coloca un sonómetro a la distancia elegida de una o dos fuentes, con absorbentes, β = 10·log(I/I₀), la ley 1/r² y límites diarios de exposición al ruido.
Lección: Intensidad y tono del sonido
Qué muestra
El tono depende de la frecuencia y la intensidad de la amplitud: un diapasón o una cuerda vibran mientras un osciloscopio traza la onda. Los instrumentos que tocan la misma nota se repiten con la misma frecuencia fundamental f₁, pero mezclan los armónicos 2f₁, 3f₁… en proporciones distintas, y eso les da su timbre. El nivel de intensidad en decibelios es β = 10·log(I/I₀), con I₀ = 10⁻¹² W/m²; desde una fuente puntual I ∝ 1/r², así que β baja 6 dB al duplicar la distancia, y dos fuentes iguales suman 3 dB. Sobre 85 dB, el tiempo diario recomendado se reduce a la mitad cada 3 dB.
Cómo usarla
En Tono e intensidad, pulsa Comparar tono o Comparar intensidad y arrastra sobre el osciloscopio para contar oscilaciones. En Timbre, ajusta la Frecuencia fundamental f₁, elige Sonido A y Sonido B, compara formas de onda y espectros y pulsa Escuchar A o Escuchar B; elige Instrumento misterioso para el Sonido B e identifícalo. En Nivel sonoro (dB), ajusta el nivel de la fuente, las Fuentes y un absorbente, arrastra el sonómetro o el control de distancia, pulsa Anotar medida y responde las Tareas.
Parámetros que puedes cambiar
- Frecuencia del sonido 1 10–30000 Hz
- Amplitud de vibración del sonido 1 0,05–5 mm
- Fuente de sonido Diapasón, Cuerda
- Comparar con un segundo sonido
- Pantalla Tono e intensidad, Timbre, Nivel sonoro (dB)
Preguntas para explorar
- ¿En qué se diferencia la traza de un sonido de 880 Hz de la de uno de 440 Hz con la misma amplitud?
- ¿Por qué una flauta y un violín que tocan la misma nota suenan distinto, y qué tienen en común?
- ¿Cuántos decibelios baja el nivel sonoro al pasar de 2 m a 8 m de un altavoz?
