Título Actividad:

Copas Cantantes

Principios a explicar:
Resonancia

Material:
Varias Copas de Distintos Tamaños
Agua
Vinagre
Servilletas

Procedimiento:
1. Verter agua, a diferentes niveles, en las copas.
2. Poner un poco de vinagre en el dedo índice de los participantes.
3. Tomar una copa y desplazar el dedo índice sobre el borde de una copa a diferentes ritmos hasta lograr que emita sonido.

Marco Teórico:
Una onda es una perturbación que se propaga a través del espacio y transporta energía. El sonido es una onda longitudinal que, siendo mecánica, requiere de un medio material para propagarse. La frecuencia es una de las principales propiedades que pueden caracterizar a un sonido específico, y es el número de ciclos (ondas completas) que se presentan en determinada unidad de tiempo (por lo general segundos).
La resonancia es un estado de operación en el que una frecuencia de excitación se encuentra cerca de una frecuencia natural de la estructura de un cuerpo. Una frecuencia natural es una frecuencia a la que una estructura vibrará si uno la desvía y después la suelta. Una estructura típica tendrá muchas frecuencias naturales. Cuando ocurre la resonancia, los niveles de vibración que resultan pueden ser muy altos y pueden causar daños muy rápidamente.
Cuando sometemos a un sistema a una fuerza exterior, periódica (se repite cada cierto tiempo), las amplitudes de las oscilaciones cambian, aumentando y disminuyendo; pero si la frecuencia de la fuerza exterior es la misma que la del sistema (acompasado) se produce un fenómeno curioso y es que las amplitudes van aumentando hasta romper el objeto. Otro ejemplo es el balanceo de un niño en un columpio, acompasando el movimiento de las piernas y tronco con las oscilaciones consigue hasta, si quiere, darse la vuelta.
En algunos objetos cuando la fuerza exterior tiene la misma frecuencia que la natural del objeto se presenta una emisión de sonido.

Preguntas:

¿Por qué suenan las copas? ¿Suenan sin importar a que ritmo mueves tu dedo? ¿Por qué?

Explicación:

Lo que acabamos de ver se debe a un fenómeno conocido como resonancia. Veamos de qué se trata: Todos los cuerpos tienen una frecuencia natural, que es el ritmo al que vibrarán y emitirán sonido si los golpeamos o si los desviamos y soltamos. Cuando llega a ellos un sonido con la misma frecuencia y empiezan a vibrar, llegando hasta a romperse, se dice que entran en resonancia.
Bueno, pero dirán que esto es lo opuesto de lo que acabamos de ver; lo que pasa es que cuando hacemos vibrar el objeto en su frecuencia natural éste emitirá sonido. Es por esto que no podemos hacer que las copas “canten” moviendo nuestro dedo a cualquier ritmo, sólo cantarán cuando las hagamos vibrar en su frecuencia natural.
A esto se debe que ocasionalmente cantantes de ópera puedan romper copas con su voz, haciéndolos entrar en resonancia al cantar con la frecuencia adecuada. El 7 de Noviembre de 1940, una suave brisa hizo entrar en resonancia el puente de Tacoma Narrows, en Washington E.U., lo que provocó su derrumbamiento. La frecuencia del viento era similar a la frecuencia natural del puente, con lo cual la energía transferida al sistema es la máxima; las ondas estacionarias producidas en el puente acabaron colapsándolo.

Diseño:

Dominio Público