Ganador del concurso en mi canal de youtube

Hola, hace algunos meses promocioné un concurso en mi canal de youtube donde se sorteaba un mini Van Der Graaff,  ese sorteo fue realizado el primer día hábil de este mes abril resultando ganador un fan de Morón provincia de Buenos Aires a quien ya le he enviado su premio

 

Para los que no están suscritos a mi canal de youtube los invito a hacerlo y visitarlo, encontraran muchos videos de practicas didácticas acá les dejo el link Espacio de César

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Construcción de un espectroscopio (muy fácil)

Si han visto la entrada “Un poderoso aliado del laboratorio: La cámara digital” reconocerán este experimento, una de las ideas que daba para el uso de la cámara era el análisis de espectros, he elaborado un vídeo para hacer mas gráfica esta sencilla manera de realizar el espectroscopio.

Como una imagen vale mas que mil palabras acá esta el trabajo, espero les guste.

Midiendo la velocidad del sonido con una cámara de alta velocidad

 

He comenzado mis 10 experimentos con cámaras de alta velocidad y comentaré algunos en forma individual como éste por ejemplo.

Con muy poco podemos calcular a que velocidad a la que viaja el sonido en el aire utilizando una cámara que pueda filmar entre 500 y 1000 fps (fotogramas por segundo)

Utilizaremos la detonación de un explosivo pequeño, puede ser un petardo, yo usé la detonación de un fusible con el banco de capacitores descrito en este mismo blog, será necesario construir un pequeño sensor que tiene un micrófono electret, un transistor común (BC550) y algunos componentes mas, este artilugio hace encender un led cuando recibe un sonido (ver el video).

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Circuito gentileza de Baldo del foro de científicos aficionados, puede usar cualquier transistor tipo npn, un bc548  o un bd139 funcionaran bien

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El sensor armado y alimentado con una vieja batería de móvil

Para alimentar el sensor se uso una batería de teléfono móvil, generalmente son de 3,7v, si el led queda medio encendido, puede variarse el valor del preset de 1 K que va en paralelo con el led hasta que quede apagado cuando no hay sonido.

El dispositivo es muy sencillo, se coloca el petardo a una distancia de 5 metros de donde colocamos el sensor, esta distancia debe ser medida con una cinta métrica y tiene que ser exacta, puede hacerse con distancias de hasta 1 metro, pero para tener mayor precisión en el cálculo unos 5 metros esta bien.

Puede hacerse este experimento usando una cámara común que grabe a 30 fps, pero deberá usarse en ese caso una distancia 10 veces mayor, (50 metros).

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La cámara debe “ver” el petardo y el led del sensor.

Se hace la detonación y se filma.

Luego la filmación se analiza cuadro por cuadro con un editor de videos, se vera el frame donde se produce la detonación y si adelantamos cuadro a cuadro veremos que el led del sensor se enciende recién luego de varios cuadros, en la prueba que realicé a 480 fps y con una separación de 5 metros hubo 7 cuadros entre el flash de la explosión y el encendido del led, es decir que tardó 0,01458 segundos en recorrer 5 metros, la velocidad será:

V=∆E/∆t= 5m/0,01458seg= 342,9 m/seg

* cada frame equivale a 1/480seg= 0,00208 seg  por tanto el tiempo de 7 frames = 7x 0,00208seg= 0,01456seg

La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/seg un número bastante parecido al que se encontró en forma experimental, que es apenas un 0,8 % mayor.

Afinando la guitarra con la barrera óptica.

 

Aprovechando la barrera óptica que armé para medir la velocidad de la flecha, sin muchas variantes podemos hacer una buena prueba midiendo la frecuencia de resonancia de las cuerdas de una guitarra.

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De nuevo quiero aclarar que estos trabajos son didácticos, para aplicar conceptos y verificar en la práctica fenómenos físicos, estimulan y entusiasman, seguramente muchos me dirán que con un micrófono y un osciloscopio pueden medir también la resonancia y es correcto.

Colocar el láser se ponía incómodo, por eso decidí usar los diodos emisores de infrarrojo que saque de la placa del Mouse, los transparentes, la ventaja que tienen es que son bien planos y se pueden fijar a una superficie que se desplaza por debajo de las cuerda. El receptor es el mismo de la prueba con la flecha

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El terminal mas bajo en el interior del plástico es el positivo, como acá puede verse tiene una lente para concentrar los rayos infrarrojos

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El código para el arduino también es el mismo que usamos antes.

Con un soporte ponemos por debajo de la cuerda el led infrarrojo y por encima el receptor

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El led esta fijo con cinta tipo Scotch, observe que la parte donde está la lente va hacia arriba

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Aca el dispositivo montado.

Los led infrarrojos estimulan muy bien al sensor aunque estén a bastante distancia (5 o 6 cm)

Una vez montado y puesto en marcha el arduino, vamos a grabar el archivo con los datos en RealTerm, como comenté en trabajo de medición de velocidad de una flecha.

Se va a Port, elegir 115200 baudios y Com3, dar Change

Deben aparecer en la pantalla negra del programa las dos columnas de datos, los milisegundos y la intensidad de la señal que recibe el sensor.

Se ajusta moviendo el led hasta obtener la mayor lectura posible, una vez hecho esto se corre hasta dejarlo exactamente por debajo de cuerda que se va a medir.

Ahora vamos a Capture en RealTerm y le damos un nombre al archivo, por ejemplo Quinta y activamos con Start: Overwrite. Hacemos sonar la cuerda elegida y cerramos el cuadro de dialogo con Stop Capture.

Bien ya tenemos el archivo de datos y lo visualizamos con Kst2, Se abre Data Wizard, se busca el archivo que obtuvimos con RealTerm, “Quinta”, vamos a Configure… allí desmarcamos Read field names from lines, y elegimos Space/tab delimited, damos Ok y next, aparecen 2 columnas, pasamos la columna 2 a la derecha y next, , siguientes dos pantallas, next y finish, Para los que aún no tienen el arduino y quieren ir familiarizándose con el soft, dejo un archivo de datos con las ondas de la Quinta cuerda (La misma de las fotos de este documento), pueden bajarlo de acá, para ir practicando.

Si todo fue bien debemos obtener una gráfica como esta:

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Con el mouse seleccionamos una zona, puede ser cualquiera

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De esta manera podemos ir agrandando la secuencia de ondas hasta el tamaño que creamos conveniente y que nos permita medir cuantos ciclos hay por ejemplo en 20 milisegundos

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Como puede apreciarse cada 20 mSeg hay 1.5 ciclos, (fijarse entre los 66840 y 66860 mSeg ), con este dato podemos calcular que esa cuerda resuena a 75 ciclos por segundo o sea 75 Hz.

A mi guitarra la he afinado yo, que no tengo oído ni para tocar el timbre, está mal afinada, ya que esa frecuencia podría bien corresponder a la sexta cuerda.

Los valores que encontré para una guitarra afinada son los siguientes:

Cuerda

Frecuencia en Hz

Primera

329

Segunda

247

Tercera

196

Cuarta

146

Quinta

110

Sexta

82

Alguno con más habilidad para programar arduino puede hacer que éste calcule la frecuencia y la muestre en el monitor o un display transformando el dispositivo en un afinador de guitarras electrónico

La gráfica que se obtiene de las cuerdas corresponde a la de una onda atenuada, tipo de gráfica que también se da con un fleje elástico sujeto a un extremo, es otra de las variantes en que se puede usar el dispositivo.