Autores:
Mª Matilde Ariza Montes.Profesora de Física y Química
IES “Pedro Espinosa” de Antequera (Málaga)
Este experimento permite demostrar la existencia de ondas estacionarias en dos dimensiones. Esto ocurre porque se espolvorea una sustancia molida (arena, sal o sémola de arroz) sobre una placa metálica que se frota con un arco de violín, apareciendo los nodos y los vientres al propagarse el sonido.
Estas formas geométricas se las conoce como “Figuras de Chladni” en honor al físico alemán Ernst Florenz Chladni, que está considerado el Padre de la Acústica.
El número de vibraciones es directamente proporcional al espesor “e” e inversamente proporcional a la superficie “s”.
N=k.e/s
Es posible comprobarlo con las Placas de Chladni del IES “Pedro Espinosa”, instrumentos científicos centenarios pertenecientes a su patrimonio científico-histórico y que se pueden ver en la página del Museo Virtual del Patrimonio del IES “Pedro Espinosa” (MUVIPA).
Se puede apreciar que los nodos y los vientres formados con el material espolvoreado dan lugar a diferentes figuras, dependiendo de:
- Forma de la superficie metálica: circular o cuadrada.
- Presión sobre el filo de la superficie que ejerza uno o varios dedos.
Al no tener la mayoría de los centros educativos estos instrumentos científicos históricos, se puede hacer la misma experiencia fabricando una placa de Chladni como sigue:
Se coge una lámina metálica (circular o cuadrada) lo más plana posible y se une por el centro con un tornillo-tuerca al paralelepípedo de madera de dimensiones 15x3x3(cm3) que se empleará como pedestal de la placa metálica. Este a su vez se une al paralelepípedo de madera de dimensiones 20x20x3(cm3), que servirá como base.
Una vez construida la placa de Chladni, se espolvorea con arena y se hace vibrar con un arco de violín, previamente tratado con resina para que no resbale y haga vibrar a la placa metálica.
Para que los vientres y los nodos se visualicen de forma definida, la placa metálica debe tener la superficie totalmente lisa y homogénea, cosa que no consigue fácilmente, de ahí que con las figuras de Chladni del MUVIPA se visualizan mucho mejor, como es de esperar.
Es importante tener en cuenta que el arco de violín debe estar siempre “a punto”, es decir, con la cantidad adecuada de resina para crear el sonido óptimo y, por tanto, la mejor visualización de los nodos y los vientres.
No se debe olvidar que la placa debe estar totalmente horizontal.
¿Qué se pretende demostrar?
Demostrar la existencia de ondas estacionarias en dos dimensiones.
Visualizar los vientres y los nodos utilizando las placas de Chladni con arena a partir de las vibraciones del sonido.
Poner en valor las placas de Chladni centenarias del IES “Pedro Espinosa”.
Construir una placa de Chladni.
Dirigido a:
Gran Público
Primaria
Secundaria
Universidad
Materiales necesarios:
Placas metálicas finas de superficie lisa.
Arco de violín.
Resina.
Paralelepípedo de madera de dimensiones 15x3x3(cm3).
Paralelepípedo de madera de dimensiones 20x20x3(cm3).
Tornillos y tuercas.
Riesgos:
En principio, no existe ningún riesgo
Enlaces:
ASOCIACIÓN NACIONAL PARA LA DEFENSA DEL PATRIMONIO DE LOS INSTITUTOS HISTÓRICOS (ANDPIH). Disponible en la página http://asociacioninstitutoshistoricos.org/site/andelpih/index.html. Consultado el d24 de octubre de 2018.
ARIZA MONTES, M. M. “Museo Virtual del Patrimonio del IES “Pedro Espinosa””. Disponible en la página http://museovirtualiespedroespinosa.blogspot.com/. Consultado el 25 de octubre de 2018.
GIRES, F. L’Empire de la Physique. ASEISTE: Niort. 2006.
Observaciones:
Una variante del experimento sería fabricar placas cuadradas de distinta longitud de lado y placas circulares de distinto radio, así como distintos materiales metálicos y estudiar su influencia en la obtención de las figuras de Chladni.
Una anécdota relevante sería que cuando este experimento fue demostrado en la Academia de Ciencias de París por Chladni ante Napoleón Bonaparte, en 1808, este exclamó diciendo “¡¡¡El sonido puede verse!!!”.
Galería de imágenes:
