ondas en el agua


Descripción de la actividad

El tema de oscilaciones y ondas involucra una serie de contenidos conceptuales y procedimentales de relevancia para los alumnos, ya que mediante una descripción ondulatoria es posible presentar una explicación adecuada de fenómenos naturales tales como el sonido y la luz. Se sugiere que esta propuesta se considere en un momento previo al tratamiento de los fenómenos sonoros y lumínicos.

No todo tipo de onda puede percibirse. Aquí mostraremos, en particular, ejemplos con ondas mecánicas, ya que pueden reproducirse con cierta facilidad. Por eso les ofrecemos una serie de actividades simples, pensadas para ilustrar algunas de las principales características de las ondas. Estas actividades pueden funcionar como una introducción al tema y permiten presentar la idea de que una onda puede entenderse como un modo de describir el intercambio de energía entre dos cuerpos.

chicos con resorte


Introducción

Para comenzar la secuencia, el docente puede preguntar a los alumnos qué ideas tienen sobre las ondas, con qué fenómenos naturales las asocian, cómo creen que se producen, en qué medios piensan que suceden fenómenos de este tipo y cómo consideran que se modifica la materia en la que aparece una onda. Incluso pueden incentivarlos a hacer representaciones de las ondas, cualquiera sea la forma en que ellos las conciban (por ejemplo, mediante dibujos o esquemas); seguramente en sus representaciones surgirán rasgos y elementos que luego se podrán retomar al trabajar el tema.

Para identificar algunos de los conceptos asociados con la idea de onda, sugerimos realizar con los alumnos una actividad de simulación de una onda periódica.

Durante la realización de estas representaciones, se les puede sugerir a los alumnos que saquen fotos o filmen las diferentes ondas y luego editen un video con Movie Maker (programa de edición de videos instalado en los equipos). Si no cuentan con una cámara filmadora o de fotos, podrán utilizar las webcams que incluyen los equipos o un celular con cámara de fotos. Esto contribuye a una mejor observación y a lograr un trabajo colaborativo, ya que los alumnos deberán organizarse en grupos y distribuir los roles y tareas. Podrán compartir los archivos y documentos y organizar una biblioteca multimedia y alojarla en la red de la escuela o en alguna de las máquinas. También pueden utilizar el software Google Docs para agregar comentarios y notas.

Desarrollo

Actividad 1

Empleando un resorte común (uno plástico, de los usados como juguete), se lo estira sobre el piso entre dos alumnos —uno de ellos será emisor y el otro, receptor—. Pensamos que las acciones principales que se pueden proponer son:


  1. Que el alumno emisor tome y sacuda un extremo del resorte;
  2. que se repita esa acción, cambiando la longitud del resorte estirado;
  3. que el emisor detenga el movimiento.

Observaciones

Es importante señalar que en la acción 1, al mover la mano, el emisor transmite energía y genera una onda en el resorte, dado que se observa que las espiras no se desplazan; esto muestra que la onda no transporta materia, aunque sí puede decirse que la energía se propaga. En la situación 2, se observarán ondas distintas, ya que se aprecian diferencias en la propagación visible en el resorte. En el caso 3, cuando el emisor cesa el movimiento, desaparece la onda en el resorte.

Como estrategia para facilitar la visualización, se puede identificar cierto punto del resorte adhiriendo un papelito (o coloreando) alguna parte de una de sus espiras. Así los alumnos podrán observar que, cuando la onda pasa por ese punto, el papelito solo oscila (se dice que ese punto del resorte es perturbado por el pasaje de la onda). Al sugerir que el emisor realice movimientos con cierto ritmo constante, se puede señalar que tal oscilación produce ondas periódicas que a su vez hacen oscilar los puntos alcanzados; la característica de periódico deriva de que cada cierto lapso de tiempo determinado (llamado período) el movimiento se repite.

Actividad 2

Para trabajar la idea de diferentes tipos de ondas, se puede efectuar una comparación entre:

a) Ondas longitudinales: Esta experiencia puede realizarse con un resorte similar al de la actividad anterior donde previamente, en una de sus espiras, se ha identificado un punto cualquiera. El alumno emisor hace oscilar el resorte en la dirección de su eje (que puede representarse por la unión de los centros de todas las espiras); de este modo se observa que la oscilación tiene la misma dirección de la propagación de la perturbación. Las ondas sonoras son de este tipo.

mano y resorte


b) Ondas transversales: El alumno emisor mueve el mismo resorte de forma perpendicular a la dirección de su eje. Entonces se observa que el punto identificado oscila perpendicularmente a la dirección de la propagación de la perturbación. Las ondas luminosas son de este tipo.


Identificación de algunos elementos de las ondas

Cuando los alumnos produjeron ondas transversales en el resorte, pudieron apreciar que hay partes que se alejaban más (y otras menos) de su eje; es decir, que ese movimiento genera ondas que suben y bajan de un extremo al otro del resorte. La altura de la onda aumenta cuando se incrementa la distancia a la que se mueve el extremo. Sugerimos repetir la actividad anterior, pero pidiéndoles a los alumnos que identifiquen las partes más altas de cada onda (que se llaman crestas) y las más bajas (llamadas valles), y que luego representen esas ondas mediante un gráfico sobre papel.

resorte


Es interesante resaltar que las ondas transversales se mueven desde un extremo al otro del resorte, pero que el material se mantiene relativamente en el mismo lugar (una vez más, se puede señalar que la energía es la que se ha transmitido de un lado al otro del dispositivo).

onda


Ejemplo marítimo

globo en el agua


El movimiento de las olas en el mar es un ejemplo de movimiento ondulatorio. Tal como sucede con las espiras del resorte, el agua se mueve hacia arriba y hacia abajo, pero no se desplaza hacia adelante. Lo único que se mueve hacia adelante es la energía de la ola. Para simular este fenómeno proponemos que se les plantee a los alumnos realizar la siguiente experiencia en sus casas, o bien llevarla a cabo en la escuela:

Materiales

Una piedra, un trozo de hilo, un globo pequeño, un recipiente grande lleno de agua (por ejemplo, una bañera).

Desarrollo

En un extremo del hilo se ata firmemente la piedra y en el otro el globo, no inflado del todo (hasta que alcance más o menos el tamaño de una naranja); la longitud del hilo entre la piedra y el globo debe ser de unos 15 cm aproximadamente. Se llena el recipiente con agua hasta alcanzar una altura también de 15 cm y se coloca la piedra en el fondo; de este modo, el globo flotará sobre la superficie del agua, mientras el hilo queda en posición vertical, medianamente tenso. Con la mano se empuja el agua en un extremo del recipiente durante algunos segundos para producir olas. ES importante destacarles a los alumnos que el globo se mueve en un círculo alrededor de la piedra hundida, y aunque el agua parece moverse hacia adelante, en realidad el movimiento del globo muestra que el agua se mueve hacia arriba y hacia abajo en un círculo. Puede comprobarse también que el movimiento de los objetos flotantes es en un círculo cuyo diámetro resulta aproximadamente igual a la altura de las olas.

Sugerencias para seguir trabajando

Esta secuencia de actividades podría ser una buena introducción para un tratamiento significativo del sonido y de la percepción sonora. Para ello, entre otras posibilidades, se podría extender el tratamiento de las ondas estudiadas sobre resortes o en el agua a ondas en un medio gaseoso como el aire.

En los dispositivos de los alumnos y en las notebooks de los docentes hay software educativo y quizás resulte oportuno utilizar el programa Audacity, que permite grabar sonidos en vivo y editarlos.