Experiencia P42: Ondas de sonido Sensor de sonido, salida de potencia

Transcripción

1 Sensor de sonido, salida de potencia Tema DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) ondas P42 Sound.DS P32 Sound Waves P32_SOUN.SWS Equipo necesario Cant. Equipo necesario Cant. Sensor de sonido (CI-6506B) 1 Altavoz (WA-9303) 1 Instrumento musical 1 Diapasón (SF-9326) 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 ( ). P PASCO scientific p. 63

2 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 ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) P42 Sound.DS P32 Sound Waves 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. P PASCO scientific p. 64 DISTESA 2000

3 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). Nota Nombre de letra Frecuencia (Hz) do C 264 re D 297 me E 330 fa F 352 so G 396 la A 440 ti B 495 do C(octava superior) 528 Diatónica C Major scale (just major scale) P PASCO scientific p. 65

4 5. Repita el proceso para el resto de las frecuencias en la escala musical segunda (eventempered chromatic scale). 6. Pulse Stop para finalizar. Nota Nombre de letra Frecuencia (Hz) do C 262 C Sharp 277 re D 294 D Sharp 311 me E 330 fa F 349 F Sharp 370 so G 392 G Sharp 415 la A 440 A Sharp 466 ti B 494 do C(octave higher 524 Equal-tempered Chromatic scale 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. P PASCO scientific p. 66 DISTESA 2000

5 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. P PASCO scientific p. 67

6 5. 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. P PASCO scientific p. 68 DISTESA 2000

7 Informe de Laboratorio 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? P PASCO scientific p. 69

8 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? P PASCO scientific p. 70 DISTESA 2000