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Experiencia P42: Ondas de sonido
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Experiencia P42: Ondas de sonido
Sensor de sonido, salida de potencia
Tema
ondas
DataStudio
P42 Sound.DS
Equipo necesario
Sensor de sonido (CI-6506B)
Instrumento musical
ScienceWorkshop (Mac)
P32 Sound Waves
Cant.
1
1
ScienceWorkshop (Win)
P32_SOUN.SWS
Equipo necesario
Altavoz (WA-9303)
Diapasón (SF-9326)
Cant.
1
1 set
IDEAS PREVIAS
Si pudiese ver un sonido, ¿ que le If you could see a sound, what would it look like? Would a pure
musical tone look different from a scream? What about a sneeze?
Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio.
FUNDAMENTO TEÓRICO
La mayoría de los sonidos que oímos son ruidos. El impacto de un objeto al caer, el aplauso, el
sonido del tráfico, y la mayoría de las palabras son ruidos. El ruido corresponde a una vibración
irregular del tímpano producida por una fuente de vibración irregular.
El sonido de la música tiene características diferentes, teniendo mas o menos
tonos periódicos producidos por alguna fuente de vibración regular. ( Por
supuesto, los instrumentos musicales pueden producir ruido también!) Una
gráfica representando sonidos musicales tiene una forma que se repite así misma
una y otra vez. Así las gráficas se pueden ver en la pantalla de un osciloscopio
cuando se mide una señal eléctrica del Sensor de Sonido.
Pitagoras encontró que las notas tocadas en los instrumentos musicales eran
agradables al oído cuando la relaciones de las longitudes de las cuerdas eran
relaciones de números enteros. Galileo introdujo el concepto de frecuencia. Una secuencia de notas
de frecuencia creciente forma la escala musical. Existen numerosas escalas, la escala mas simple en
muchas culturas occidentales es la " justo la escala mayor". (“do-re-mi-fa-so-la-si-do”).En esta
escala , la relación entre frecuencias de dos notas seguidas es 9:8, 10:9, o 16:15. Por ejemplo la
relación de “re” (297 Hz) a “do” (264 Hz) es 9:8 (o 1.125). La mayoría de la música escrita en el
mundo Occidental utiliza "even-tempered scale”, la cual tiene trece notas y doce intervalos. La
relación entre las notas sucesivas es exactamente la misma (1.05946).
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RECUERDE

Siga todas las instrucciones de seguridad.
PROCEDIMIENTO
Esta experiencia tiene dos partes. En la primera, utilice el
programa DataStudio o ScienceWorkshop para generar
señales de salida a un altavoz. Utilice el sensor de sonido
para medir los sonidos del altavoz. En la segunda parte ,
utilice el sensor de sonido para medir sonidos de un
instrumento como una armónica una grabadora o de una voz humana.
Utilice el programa para visualizar y representar las señales medidas por el sensor de sonido.
PARTE IA: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR GENERACIÓN DE TONOS MUSICALES
1.
Conecte el interfaz al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador.
2.
Conecte la clavija Din del Sensor de sonido en canal analógico A del interfaz.
3.
Conecte el altavoz al puerto de "SALIDA" del interfaz.
4.
Abra el archivo titulado:
DataStudio
P42 Sound.DS
ScienceWorkshop (Mac)
P32 Sound Waves
ScienceWorkshop (Win)
P32_SOUN.SWS
•
El archivo se abre con una ventana de Osciloscopio y una ventana de Transformada rápida
de Fourier (FFT) (Analizador de espectros). La salida del generador de señales está
configurada para que comience y pare automáticamente con la recogida de datos.
•
El archivo DataStudio también contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el
Workbook.
•
El archivo ScienceWorkshop contiene una ventana del generador de señales.
PARTE IIA: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO-
•
No se necesita calibrar el Sensor de sonido.
1.
Coloque el Sensor de sonido rente del altavoz para que pueda detectar la señal.
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PARTE IIIA: RECOGIDA DE DATOS- GENERACIÓN DE TONOS MUSICALES
1.
Comience la recogida de datos. (En DataStudio, pulse ‘Start’. En ScienceWorkshop, pulse
‘MON’.)
2
Mantenga el Sensor de sonido cerca del altavoz. Seleccione la primera frecuencia en el
generador de señales 264 Hz (‘do’ en la ‘just major scale’).
•
Pulse la ‘Frecuencia’ para seleccionar el valor introduzca el nuevo valor. Pulse <enter> o
<return> para activar la nueva frecuencia.
3.
Examine el analizador de espectros FFT. Compare el valor de la frecuencia fundamental en el
FFT con la frecuencia de salida en el generador de señales.
•
Utilice ‘Smart Tool’ (en DataStudio) o el ‘Cursor inteligente’ (en ScienceWorkshop) para
medir la frecuencia fundamental en el FFT.
4.
Repita el proceso para el resto de las frecuencias en la escala musical primera (la escala
diatónica).
do
re
me
Nota
Nombre de letra
C
D
E
Frecuencia (Hz)
264
297
330
fa
so
la
F
G
A
352
396
440
ti
do
B
495
C(octava superior) 528
Diatónica C Major scale (just major scale)
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5.
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Repita el proceso para el resto de las frecuencias en la escala musical segunda (eventempered chromatic scale).
Nota
Nombre de letra Frecuencia (Hz)
C
262
C Sharp
277
D
294
D Sharp
311
E
330
F
349
F Sharp
370
G
392
G Sharp
415
A
440
A Sharp
466
B
494
C(octave higher
524
do
re
me
fa
so
la
ti
do
Equal-tempered Chromatic scale
6.
Pulse ‘Stop’ para finalizar.
PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR-INSTRUMENTO MUSICAL
5.
Utilice la misma configuración del ordenador que en la Parte A. Sin embargo, no necesita
utilizar la "SALIDA". Pulse el botón ‘AUTO’ en la ventana del generador de señales para
anular la salida automática del generador de señales
6.
Desconecte el altavoz del interfaz.
PARTE IIB: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO
•
No se necesita calibrar el Sensor de sonido.
1.
Coloque el instrumento musical para poder tocar los tonos musicales hacia el Sensor de
sonido.
•
Esta es mas sencilla de realizar con un compañero que pueda trabajar con el ordenador y
sujetar el sensor de sonido mientras toca el instrumento musical.
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PARTE IIIB: RECOGIDA DE DATOS-INSTRUMENTO MUSICAL
1.
Comience la recogida de datos. (Recuerde: pulsar ‘MON’ en ScienceWorkshop.) Los datos
deberían aparecer en el Osciloscopio y en el analizador de espectros.
2.
Toque una nota simple (por ejemplo, media C)hacia el Sensor de sonido.
3.
Examine la forma de onda del sonido musical en el osciloscopio.
4.
Mida la frecuencia fundamental en el analizador FFT. Si la forma de onda tiene frecuencias
armónicas, utilice el ‘Smart Tool’ o ‘Cursor inteligente’ para registrar éstas también.
¿ cómo puede distinguir los armónicos de la frecuencia fundamental en el analizador de espectros?
5.
Repita el proceso para una nota diferente.
6.
Pulse ‘Stop’ para finalizar.
PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR-VOZ
•
Utilice la misma configuración que en la parte B
PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO
•
No se necesita calibrar el Sensor de sonido.
1.
Coloque el Sensor de sonido de numera que se capaz de registrar su voz
PARTE III: RECOGIDA DE DATOS-VOZ
1.
Comience la recogida de datos. (Recuerde: pulsar ‘MON’ en ScienceWorkshop.) Los datos
deberían aparecer en el Osciloscopio y en el analizador de espectros.
2.
“Cante” un tono simple hacia el Sensor de sonido.
3.
Examine la forma de onda de en el osciloscopio. Experimente con diferentes sonidos vocales
del mismo tono aproximadamente. Por ejemplo, cambie desde “OO” a “EE” a “AH” a “UU”
a “AY”. Intente otras formas vocales.
4.
Mida la frecuencia fundamental y los armónicos en el analizador de espectros.
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5.
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“ Silbe” un tono simple hacia el Sensor. Examine la forma de onda de en el osciloscopio y
Mida la frecuencia fundamental y los armónicos en el analizador de espectros.
6.
Cambie el tono del silbido. Examine la forma de onda y mida las frecuencias.
7.
Pare la visualización de datos.
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Informe de Laboratorio
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IDEAS PREVIAS
If you could see a sound, what would it look like? Would a pure musical tone look different from a
scream? What about a sneeze?
CONCLUSIONES Y APLICACIONES
ANÁLISIS DE DATOS-GENERACIÓN DE TONOS MUSICALES
1.
¿ Cómo compara las notas de la escala diatónica con las notas de la escala cromática?
2.
¿ Tienen alguna de las notas en cualquier escala frecuencias armónicas?
ANÁLISIS DE DATOS-INSTRUMENTO MUSICAL
1.
Describe la forma de onda de una nota simple en un instrumento musical. ¿ Tienen
frecuencias armónicas?
2.
Si la nota tiene armónicos,¿ Cómo se compara el valor de cada armónico con el de la
frecuencia fundamental?
ANÁLISIS DE DATOS-VOZ
7.
Describe la forma de onda de uno de los tonos cantados. ¿ Tiene frecuencias armónicas?
2.
¿ Cómo compara la forma de onda de los tonos cantados con los de una simple nota del
instrumento musical?
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3.
Si un tono tiene frecuencias armónicas ¿ Cómo se compara el valor de cada armónico con el
de la frecuencia fundamental?
4.
¿ Qué sonidos vocales tienen la forma de onda menos compleja? ¿ La mas compleja?
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