ESTÁNDAR
Entorno físico:
- Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas teniendo en cuenta transferencia y transporte de energía y su interacción con la materia.
Ciencia, tecnología y sociedad:
- Identifico aplicaciones de algunos conocimientos sobre la herencia y la reproducción al mejoramiento de la calidad de vida de las poblaciones.
- Identifico aplicaciones comerciales e industriales del transporte de energía y de las interacciones de la materia.
COMPONENTE
- Entorno físico.
- Ciencia, tecnología y sociedad.
INDICADOR DE DESEMPEÑO
De Conocimiento:
- Clasifico los elementos de una onda y los diferentes tipos de ondas que existen.
De Desempeño:
- Reproduzco y analizo situaciones reales donde están inmersas las ondas mecánicas, así como también las ondas sonoras y electromagnéticas.
METODOLOGÍA/ SECUENCIA DIDÁCTICA
- Unidad didáctica
Definición de ondas, Tipos de ondas, Características de una onda, Efecto Doppler, Periodo, velocidad de propagación, velocidad del sonido.
- Propósito
Identificar las características del efecto Doppler.
- Desarrollo cognitivo instruccional
Efecto Doppler
Para poder hablar del efecto Doppler es necesario precisar los siguientes conceptos:
- El tono o altura es la cualidad que nos permite distinguir entre un sonido agudo y otro grave; físicamente esta cualidad corresponde a la frecuencia del sonido como vibración.
- El timbre de un sonido es la circunstancia en virtud de la cual se puede distinguir dos sonidos de igual frecuencia e intensidad emitidos por dos focos sonoros diferentes.
- La intensidad de un sonido puede considerarse desde dos puntos de vista: el fisiológico o subjetivo, y el físico u objetivo. La intensidad fisiológica o subjetiva de un sonido corresponde a la sensación que nos produce, y en consecuencia depende del observador.
Todos hemos sido testigos del cambio de altura de un sonido cuando la fuente que lo emite se acerca o se aleja: el motor de un carro, el pito de una locomotora, el paso de un avión en vuelo bajo, entre otros ejemplos. Cuando el origen de las ondas se desplaza en un sentido causa que el ancho de banda de la onda se acorte en la dirección hacia donde se está moviendo y se alargue en el sentido contrario. De esta manera el tono del sonido cambia haciéndose más alto en la dirección hacia donde el origen de la onda se acerca y de tono bajo hacia donde se aleja.
Observador fijo y foco en movimiento
En este caso, la longitud de onda que percibe el observador se hace más pequeña que la emitida por el foco. Los frentes de ondas se comprimen por el espacio que recorre el foco. La longitud de onda percibida es:
Observador en movimiento con foco fijo
En el caso de que el foco se encuentre fijo y el observador sea el que se mueve, lo que varía no es la longitud de onda, sino la rapidez con la que ella se percibe.
A la rapidez de la onda hay que sumarle o restarle la rapidez del observador.
Observador y foco en movimiento
En este caso da como resultado una variación de la longitud de la onda y una variación de la frecuencia. La expresión que proporciona el valor de la frecuencia percibida es una combinación de las dos anteriores.
Convención del signo:
Es "+" cuando el observador se aproxima, y "-" cuando se aleja.
Es "-" cuando el foco móvil se aproxima, y "+" cuando se aleja
Para complementar la información sobre el efecto Doppler puede ver los siguientes videos:
- Desarrollo Metodológico
Ejemplo 1. Una ambulancia viaja al este por una carretera con velocidad 33.5 m/s; su sirena emite sonido con una frecuencia de 400 Hz. ¿Qué frecuencia escucha una persona en un auto que viaja al oeste con velocidad 24.6 m/s:
(a) cuando el auto se acerca a la ambulancia?
f ′ = (343 + 24.6 / 343 − 33.5) 400 Hz
f ′ = (367.6 / 309.5) 400
f ′ = 475.1 Hz
(b) cuando el auto se aleja de la ambulancia?
f ′ = (343 − 24.6 / 343 + 33.5) 400 Hz
f ′ = (318.4 / 376.5) 400
f ′ = 338.27 Hz
Actividad:
1. Nombre que recibe aquel sonido que resulta molesto y desagradable:
a) contaminación acústica
b) música
c) ruido
d) melodía
b) música
c) ruido
d) melodía
2. ¿Qué nos permite diferenciar el timbre?
a) Diferentes instrumentos.
b) Diferentes volúmenes.
c) Sonidos graves de sonidos agudos.
d) La velocidad de un sonido.
b) Diferentes volúmenes.
c) Sonidos graves de sonidos agudos.
d) La velocidad de un sonido.
3. ¿Cuál de estas partes no corresponde al oído medio?
a) Cóclea
b) Estribo
c) Yunque
d) Trompa de Eustaquio
b) Estribo
c) Yunque
d) Trompa de Eustaquio
4. El tono determina que un sonido sea:
a) largo o corto
b) débil o fuerte
c) grave o agudo
d) claro o turbio
b) débil o fuerte
c) grave o agudo
d) claro o turbio
5. ¿Qué característica del sonido determina el volumen?
a) Intensidad
b) Reflexión
c) Timbre
d) Tono
b) Reflexión
c) Timbre
d) Tono
6. Las ondas sonoras cuando rebotan en un obstáculo:
a) lo traspasan.
b) se refractan.
c) son absorbidas.
d) se reflejan.
b) se refractan.
c) son absorbidas.
d) se reflejan.
7. Consulta qué aplicaciones en la vida tiene el efecto Doppler.
8. Consulta qué relación existe entre el efecto Doppler y los murciélagos.
9. Un conductor viaja al norte con velocidad 25.0 m/s. Un auto policial que viaja al sur con velocidad 40.0 m/s, se acerca con su sirena emitiendo a una frecuencia de 2 500 Hz.
a) ¿Qué frecuencia observa el conductor cuando se acerca el auto policial?
b) ¿Qué frecuencia observa el conductor cuando se aleja el auto policial?
