Interferències sonores

Experiència

Material


Objectius


1) Localitzar els punts d’interferència constructiva i destructiva d’un so.

2) Dibuixar les línies nodals i les línies d’interferència constructiva.

3) Comprovar que en qualsevol punt d’una línia nodal es compleix que la diferència de distàncies als altaveus és , on n correspon al número de línia nodal (1, 2, 3...).

Procediment

Treballareu en grups de quatre o cinc alumnes i en un espai gran on pugueu dibuixar al terra amb guixos (la pista d’esports, per exemple).
Disposarem uns altaveus connectats a un ordinador i separats entre ells uns 4 metres (400 cm) de distància. Convé situar els altaveus a una alçada equivalent a la de la orella de la persona que l'escolta. L'estudi el farem sobre aquest pla horitzontal (altaveus-observador, vegeu la figura 9), encara que ens serà comode fer senyals de guix al terra.
Tal com es veu en la figura 8, volem obtenir sis línies nodals (tres simètricament, de color verd en la figura) i quatre línies d’interferència constructiva a més de la línia central (de color blau).
Utilitzeu la miniaplicació Interferències de per trobar la longitud d’ona adequada per al nostre objectiu. A partir d’aquesta longitud d’ona haureu de calcular la freqüència del so que generareu amb el programari Audacity.
Nota: la miniaplicació treballa amb les distàncies en metres, però per adequar-ho a la nostra situació podeu suposar que totes les mesures són en centímetres, incloent-hi la de la longitud d’ona que trobareu.

 

Amb l’ajuda de la cinta mètrica, dibuixarem al terra amb el guix blanc una paral•lela a la recta que uneix els dos altaveus i a una distància de 2 m, tal com es veu en la figura 8.

Ens mourem al llarg de la paral•lela per tal de determinar la posició dels punts d’interferència constructiva i els marcarem amb el guix de color blau. En detectarem la localització per la intensitat més elevada del so.
Si volem precisar la posició dels punts, hem de caminar de cara a la línia dibuixada i tapar-nos l’orella oposada als altaveus.
Farem el mateix per determinar els punts d’interferència destructiva (nodes), que localitzarem per la intensitat feble (hauria de ser nul•la) del so; els marcarem amb el guix de color verd.
Repetiu el mateix procediment per a paral•leles situades a 3, 4 i 5 metres de distància (vegeu la figura 9).

Dibuixeu les línies nodals alineant els punts verds consecutius començant a partir de l’eix de simetria. Enumereu-les de forma simètrica: 1, 2 i 3.

 

Dibuixeu també les línies d’interferència constructiva alineant els punts blaus. La línia central (eix de simetria) serà la línia zero i enumereu la resta de línies (de forma simètrica): 1 i 2
Amb l’ajut de la cinta mètrica, determineu la distància de tres punts de la línia d’interferència constructiva que comença al mig dels altaveus. Seguiu aquest procediment per omplir la taula de valors següent.


Qüestions


1) Amb l’ajut de la cinta mètrica, mesureu les distàncies de tres punts de la línia d’interferència constructiva 1. Seguiu aquest procediment per omplir la taula de valors següent:

Punts damunt la línia 1 R1 (m) R2 (m) R1- R2

Punt 1

     

Punt 2

     

Punt 3

     

2) Quin valor de R1-R2 esperaríeu trobar? Per què?


3) Què passa si us moveu per una línia nodal qualsevol?


4) Què passa si us moveu per una línia d’interferència constructiva?


5) Escolliu set punts situats damunt de les línies, feu les mesures R1 i R2 als altaveus (tal com s’observa en la figura 9) i ompliu la taula següent:

Punts damunt la línia 1 R1 (m) R2 (m) R1- R2

Interferència constructiva central 0

       

Interferència constructiva 1

       

Interferència constructiva 2

       
  R1 (m) R2 (m) R1- R2
Nodal 1
       
Nodal 1’
       
Nodal 2
       
Nodal 3        


6) Sobre els valors de la darrera columna, comenteu quins serien els valors esperats i quins són els resultats obtinguts. Expliqueu-ho amb detall.


7) Si manteniu la distància entre els altaveus, pronostiqueu un punt d’interferència constructiva i un de destructiva d’un so que té una longitud d’ona de 3 metres. Verifiqueu la vostra predicció amb el generador de sons.


8) Feu un esquema del resultat de l’experiència anterior.


9) Compareu els resultats experimentals de la qüestió 6 amb els teòrics amb l’ajuda del simulador d’interferències de FisLab.net. Intenteu justificar les diferències amb les fonts d’error.


10) Segur que mai heu notat les interferències sonores escoltant música, encara que ho hagueu fet amb un sistema de dos altaveus? Expliqueu-ne el perquè.


11) Quin creieu que és el millor lloc (o millors llocs) per escoltar música amb un sistema de dos altaveus? Justifiqueu la resposta.


12) Què creieu que passarà si la música és en estèreo?

 Autor d'aquesta pągina: Tavi Casellas, professor de Física i Química de l'IES-SEP Montilivi de Gironai Xavier Muñoz, professor de Física i Química de l'institut Ramon Coll i Rodés

 

Aquesta obra estą subjecta a una
Llicčncia de Creative Commons
Creative Commons License