Experimentos simples...

A continuación encontrarás experimentos simples para comprender un mundo complicado. ¡¡Te invito!!

ONDAS QUE VIAJAN EN EL AGUA:

Olas y tsunamis
Te habrás fijado que al tirar piedras en un estanque o lago se forman círculos que crecen a partir del mismo centro (concéntricos), se trata de ondas que viajan. En el siguiente experimento aprenderemos un
poco sobre cómo se forman tales ondas y la forma que adquieren. Presta atención al momento en que dos ondas pasen al mismo tiempo por un lugar, ya que a esto se le conoce como interferencia.

Experimento 1

Materiales:
1 Recipiente con agua.
2 Popotes (bombillas)
Procedimiento:
Primero utilizaremos un popote: coloca uno de sus extremos en tu boca y el otro extremo en la superficie del agua; ahora sopla suavemente a través de él. Para que el ejercicio funcione mejor, el popote
sólo debe rozar la superficie del agua.
¿Qué pasó?
Al soplar por el popote se forman ondas, las cuales viajan por todo el recipiente. La fuerza del soplido modifica la forma y la amplitud de las ondas. Si colocas el popote perpendicular a la superficie los círculos serán concéntricos. ¿Dónde está la interferencia? La forma circular de las ondas en el agua se modifica cuando éstas rebotan en la orilla del recipiente y se regresan (reflejan) hacia el centro del mismo. Estas ondas, al encontrarse con las que siguen saliendo de la punta del popote se sobreponen, entonces ocurre que dos ondas pasarán por un mismo lugar al mismo tiempo; en ese momento ocurre la interferencia. Cuando las crestas de dos ondas se encuentran entre ellas sus amplitudes se suman, produciendo una onda aún más grande, entonces ocurre una interferencia constructiva; mientras que si se encuentran una cresta con un valle, la amplitud de la onda resultante disminuye, a eso se llama interferencia destructiva.
Aplícalo a tu vida:
En el mar se generan ondas cuya amplitud y longitud de onda dependen de la fuerza del viento, de una forma parecida a como ocurrió en el experimento. El viento que agita el agua puede hacer crecer las olas de manera importante. Al llegar a cierta altura las olas pierden su equilibrio y “rompen”, debido a dos situaciones: cuando la altura de ellas aumenta lo suficiente para que la onda no pueda mantener su propio peso (se ha calculado que la ola rompe cuando la amplitud es mayor que 1/7 de la longitud de onda aproximadamente); y la segunda, cuando la ola choca contra las costas, ahí la parte superior viajará más rápido que la parte inferior y romperá tal como lo observamos en la playa. En la playa puedes ver que hay unas olas más grandes que otras. Cuando las crestas (o valles) de dos olas, de características similares,
se encuentran, su amplitud aumenta y debes de tener cuidado cuando éstas lleguen a ti. En otras ocasiones, verás que hay olas que a lo lejos se ven grandes, pero cuando llegan a la orilla de la playa no lo son tanto, en este caso ha ocurrido una interferencia destructiva y las olas se eliminaron entre sí.

ONDAS QUE VIAJAN EN SÓLIDOS:

Los sismos
Interferencia de ondas en agua y en sólidos
¿Te has fijado que en lugares como un estanque o una tina, la superficie del agua casi nunca es completamente plana? Si te acercas verás que la superficie tiene ondulaciones que cambian constantemente.
En el siguiente experimento vamos a ver cómo estas ondulaciones son producto de la interacción entre las ondas al propagarse.

Experimento 2

Materiales:
Un recipiente transparente (ej. un envase de plástico o vidrio).
Agua.
Luz del sol de mediodía.
Dos cucharas, reglas, o palos de madera.
Procedimiento:
Bajo el rayo del sol sostén el envase con las dos manos o pon el recipiente sobre una mesa o base de cristal transparente. Vierte agua en él hasta aproximadamente la mitad. El envase debe estar separado del suelo unos 50 cm como mínimo. Ahora golpea una de las paredes del recipiente.
¿Qué pasó?
Al golpear el recipiente verás una onda en el agua que viaja de un lado a otro. Las ondas se verán como bandas en tonos oscuros y claros. Si observas con más cuidado, notarás que poco después de golpear el recipiente aparecerán ondas, entre ellas, verás casi simultáneamente algunas ondas de mayor amplitud y luego otras de menor amplitud. Esto se debe a que al golpear el recipiente, las ondas viajan más rápido por sus paredes (sólidas) que por el agua (líquida). Al vibrar el recipiente, hizo que todas sus paredes produjeran
ondas en el agua. Esta es una forma de verificar la velocidad de las ondas en dos medios. Además, al propagarse más rápido las ondas en la parte sólida del recipiente, provoca que veas, casi al mismo tiempo, una onda de amplitud similar a la primera al otro lado del mismo.
Explícalo:
Si dos o más ondas que viajan en un medio se encuentran, el resultado en cualquier punto será la suma de las ondas individuales. Esto lo verás proyectado en forma de franjas de diferentes tonos. Las franjas claras y obscuras corresponden a una interferencia constructiva cuando coinciden las crestas y los valles, respectivamente.  Al final, este efecto es el que termina generando esa especie de red luminosa que se mueve continuamente con el movimiento del agua, tal como se observa en las albercas.

ONDAS QUE VIAJAN EN EL AIRE:

El sonido

Experimento 3

Materiales:
Dos vasos de plástico.
Hilo de más de cinco metros.
Procedimiento:
Haz un agujero en el fondo de los vasos y amarra en cada uno los extremos del hilo. Pídele a un amigo que sujete uno de los vasos y sepárense para que el hilo esté lo más tenso posible. Ahora susurra algunas palabras en el vaso. Te darás cuenta que, aun cuando lo hayas dicho muy quedito, tu amigo lo escuchará.
Explícalo:
Un cuerpo emite un sonido cuando vibra, el cual estimula el sentido del oído. Cuando hablas dentro del vaso, las ondas de tu voz se transmiten a través de la cuerda haciéndola vibrar, como si estuvieras
jugando con un slinky (juguete parecido a un resorte muy largo y muy flexible). Las ondas viajan por toda la cuerda y al llegar al vaso del otro extremo pasan nuevamente al aire como ondas acústicas. Cuando las ondas llegan al tímpano, éste comienza a vibrar y comunica dichas vibraciones a través de un conjunto de huesos que chocan entre sí en las ramificaciones del nervio auditivo.Como te habrás dado cuenta, el sonido no sólo se transmite en el aire, sino en cualquier otro material, sea gas, líquido o sólido; el único medio en el que no se pueden propagar es en el vacío. La velocidad promedio del sonido en el aire es de 331 m/s, en el agua de mar es de 1435 m/s, mientras que en sólidos, como el acero, es de 5 mil m/s. Ello muestra que la velocidad con que se propaga el sonido depende del material que sirve como medio de transporte.
Aplícalo en tu vida:
Si vives o vas al campo puedes verificar intuitivamente que la velocidad del sonido es inferior a la de la luz.
• Para apreciar la diferencia de velocidad relativa entre la luz y el sonido puedes usar una lámpara y un amigo. Sepárense varias decenas de metros y grita en el momento en que enciendas la lámpara, él verá inmediatamente la luz, mientras que tu grito llegará unos instantes después. Un experimento similar lo realizó Galileo buscando determinar la velocidad de la luz, sin embargo, sólo pudo concluir que la velocidad del sonido es inferior a la de la luz.
• Cuando vayas a un evento donde hay fuegos artificiales, fíjate que a los pocos segundos de haber sido lanzado un cohete percibes la luz del estallido, pero el sonido del mismo llega unos segundos después.
• Cuando hay una tormenta eléctrica y observas que un rayo surca el cielo, el trueno llega varios segundos después. Incluso, puedes calcular la distancia a la que cae un rayo. Cuenta los segundos que hay entre el
momento que ves la luz y en el que escuchas el trueno: por cada tres segundos la distancia será de un kilómetro aproximadamente, ya que la luz viaja casi a 300,000 kilómetros por segundo (km/s), esa es la razón por la que llega casi instantáneamente a tus ojos, mientras que el sonido viaja mucho más lento a 0.331 km/s.

ONDAS QUE NO NECESITAN UN

MEDIO PARA PROPAGARSE:

Las ondas electromagnéticas

En la Naturaleza existe un tipo de ondas que no requieren de un material para propagarse y se conocen como ondas electromagnéticas. Este tipo de ondas son quizá las más comunes en tu vida, ya que la luz pertenece a este tipo de ondas. La luz y la doble rendija

Experimento 4

Thomas Young demostró que cuando la luz de dos fuentes se encuentran, aparece un patrón de interferencia, signo inequívoco de que la luz se comporta como una onda. En esta parte vamos a reproducir
parte del experimento de la doble rendija de Young, quien fue el primero en descubrir este fenómeno.
Material:
Un trozo de papel metálico (lo puedes obtener de las envolturas de galletas o frituras).
Un cortador exacto.
Una lámpara de luz.
Una regla de metal.
Procedimiento:
Pídele a un adulto que realice los cortes con el cortador exacto. Hay que hacer un par de cortes paralelos de aproximadamente 3 cm de largo sobre el papel. La separación entre los cortes debe ser lo más pequeña posible, aproximadamente medio milímetro (0.5 mm). Pídele a alguien que sostenga el papel estirado con las dos manos, enciende la lámpara y dirige el haz de luz hacia las rendijas en el papel. Proyecta la imagen sobre una pared en una habitación, de preferencia oscura, para ver el resultado.
¿Qué pasó?
Si el haz se divide en dos al atravesar las rendijas, ¿cuántas franjas delgadas esperas ver proyectadas sobre la pared?, ¿cuántas ves en realidad?
Explícalo:
En la pared verás proyectadas un conjunto de franjas muy delgadas oscuras y claras producidas por la interferencia de la luz. Aleja y acerca la lámpara hacia el papel; las franjas modificarán su ancho en función de la distancia de la lámpara, pero también se harán más claras o más borrosas. A diferencia de lo que sucede en el agua, aquí las franjas obscuras muestran cuando hay una interferencia destructiva, mientras que las claras muestran la interferencia constructiva. El hecho de que haya varias franjas, en vez de dos, muestra que la luz se comporta como una onda.

Burbujas de Colores

Experimento 5

¿Crees que la interferencia tenga algo que ver con las burbujas de jabón? Seguramente has notado que en ellas se ven varios colores en su superficie, ¿sabes por qué?, hagamos un experimento para averiguarlo.
Materiales:
Un recipiente.
Agua.
Jabón en polvo o líquido.
Alambre.
Azúcar o glicerina.
Procedimiento:
1. Mezcla dos cucharadas de jabón y dos de azúcar (o glicerina) en un vaso de agua.
2. Con el alambre haz una figura simple (círculo, cuadrado o triángulo).
3. Mete la figura de alambre dentro del recipiente y agítala un poco verificando que el jabón se adhiera al
alambre.
4. Saca la figura y muévela lentamente frente a ti, hasta que veas la película de jabón, en la cual también podrás apreciar varias franjas de colores.
¿Qué pasó?
Las franjas de colores que se aprecian sobre la película de jabón, aparecen más claramente cuando encuentras el ángulo de reflexión adecuado entre los rayos de luz y la película de jabón. Te tomará un poco de tiempo encontrar el ángulo adecuado donde se observan estas franjas.
Detalles:
Para que el experimento salga bien, el agua debe contener suficiente jabón y producir muchas burbujas. El azúcar y la glicerina sirven para hacer más resistentes las burbujas. Para mayor eficacia, deja reposar el agua jabonosa unos minutos. Si la figura de alambre no está bien cerrada la película no se formará.
Explícalo:
Al pasar la luz de un medio (el aire), a otro (la película de jabón), le ocurren dos fenómenos: una refracción, lo que significa que su dirección es desviada un poco; y una reflexión, lo que significa que la luz se refleja (como en un espejo) en las superficies alta y baja de la película de jabón. Al ocurrir lo anterior, interfieren las dos ondas reflejadas (B y C en la Figura). La onda C está retrasada con respecto a B, dependiendo del espesor de la película de jabón. Para ciertas longitudes de onda este retraso representa una interferencia constructiva, para otras destructiva.