Ficha para el profesorado · 15–16 años · unos 45–50 minutos
Ondas sonoras, decibelios y el sonido más fuerte jamás registrado
Página de la lección: echoesof.science/school/es/sound/ages-15-16/ · Ficha del alumnado: echoesof.science/school/es/sound/ages-15-16/print/
Objetivos
- Usar v = f·λ para el sonido.
- Usar v = 331·√(T/273 K) para la dependencia de la velocidad del sonido en el aire con la temperatura.
- Explicar la escala logarítmica de decibelios y calcular con ella.
- Medir la velocidad del sonido y evaluar el método.
- Interpretar con sentido crítico datos históricos (Krakatoa, 1883).
Desarrollo de la clase
| Tiempo | Actividad |
|---|---|
| 5 min | Inicio: ¿por qué vemos el relámpago antes de oír el trueno? |
| 10 min | Leed el texto y resolved un ejemplo de la ecuación de ondas y otro de decibelios. |
| 25 min | Experimento del eco al aire libre (o como demostración), tres intentos. |
| 5 min | Calculad v y comparadla con la fórmula para la temperatura de hoy. |
| 5 min | Cuestionario, o el juego La escalera de decibelios como tarea. |
Material para el experimento
- Una pared grande y plana (un edificio del colegio) con terreno despejado delante
- Una cinta métrica o una rueda de medir
- Dos bloques de madera para entrechocar
- Un cronómetro (o un móvil)
Seguridad: Elige un lugar alejado del tráfico. Mantén los dedos lejos de los bloques al golpearlos. No uses pistolas de salida ni nada explosivo.
Ideas erróneas frecuentes
| El alumnado puede pensar… | En realidad… |
|---|---|
| Duplicar los decibelios hace que el sonido sea el doble de fuerte. | La escala es logarítmica: +10 dB es 10 veces la intensidad. |
| El sonido es más rápido en el aire que en el agua porque el agua es más «espesa». | En el agua es unas cuatro veces más rápido (1480 frente a 343 m/s). |
| El espacio es silencioso porque hace frío. | Es silencioso porque es (casi) un vacío, sin medio. |
Respuestas de la ficha
- v = f·λ. 20 Hz: λ = 343/20 ≈ 17 m. 20 000 Hz: λ = 343/20 000 ≈ 1,7 cm.
- T = 308 K: v = 331·√(308/273) ≈ 351,6 m/s, unos 352 m/s.
- +20 dB = 10² = 100 veces la intensidad.
- Se espera 320–360 m/s. Errores: tiempo de reacción y ritmo (cronometrar 20 golpes, repetir), medida de d, viento, ecos de otros edificios.
Respuestas del cuestionario
- Un sonido tiene una frecuencia de 686 Hz en el aire a 20 °C (343 m/s). Su longitud de onda es… 0,5 m. λ = v / f = 343 / 686 = 0,5 m.[2]
- ¿Cuántas veces más intenso es un sonido de 90 dB que uno de 60 dB? 1000 veces. +30 dB = 10³ veces la intensidad.[3]
- Con v = 331·√(T/273 K), la velocidad del sonido a 0 °C es de unos… 331 m/s. Con T = 273 K, la raíz cuadrada vale 1.[2]
- ¿Por qué el sonido no puede cruzar el espacio entre la Tierra y la Luna? Es prácticamente un vacío: no hay medio para una onda de presión. Una onda de presión necesita materia que comprimir.[5]
- ¿En qué nivel sitúa la tabla de OpenStax el umbral del dolor? 120 dB. Concierto de rock fuerte: 120 dB, umbral del dolor.[3]
- La onda de presión del Krakatoa se registró en barómetros de todo el mundo. Dio la vuelta a la Tierra… de tres a cuatro veces en cada sentido. Algunas ciudades registraron hasta siete picos de presión a lo largo de varios días.[4]
Para ir más allá
Ves un relámpago y oyes el trueno 6 s después: ¿a qué distancia cayó el rayo? Después, estima cuánto tardó el sonido del Krakatoa en llegar a Rodrigues, a 4800 km, a 343 m/s.
Fuentes de esta lección
- [1] College Physics 2e, 17.1 Sound (OpenStax, Rice University): fiabilidad Alta
- [2] College Physics 2e, 17.2 Speed of Sound, Frequency, and Wavelength (OpenStax, Rice University): fiabilidad Alta
- [3] College Physics 2e AP, 17.3 Sound Intensity and Sound Level (OpenStax, Rice University): fiabilidad Alta
- [4] The Sound So Loud That It Circled the Earth Four Times (Nautilus (science magazine)): fiabilidad Bastante alta
- [5] Data Sonifications (NASA Science): fiabilidad Alta
Lista completa con enlaces y una nota sobre la fiabilidad de cada fuente: echoesof.science/school/es/sound/sources/
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