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¿Cómo funciona la tecnología de reducción de ruido activa de los auriculares?

Una burbuja sin ruido

Una burbuja sin ruido

¿Cómo funciona la tecnología de reducción de ruido activa de los auriculares?

¿Sabes cómo ciertos auriculares consiguen reducir los ruidos ambientales, como en un avión o un tren?

Esta actividad propone reproducir un fenómeno similar utilizando varios smartphones para crear interferencias sonoras.

Descubrirás que dos sonidos pueden anularse mutuamente en ciertas zonas, creando una verdadera "burbuja de silencio".

Visão geral da atividade:

El alumno explora el fenómeno de interferencia sonora utilizando tres smartphones: dos emitiendo simultáneamente un sonido puro de 680 Hz y un tercero midiendo la intensidad sonora, utilizando el micrófono y el analizador sonoro de FizziQ. Actividad adaptada al liceo.

FizziQ

Autor:

Duração (minutos):

20 minutos

O que os alunos farão:

'- Comprender el principio de superposición de las ondas sonoras.
- Identificar las interferencias constructivas y destructivas.
- Medir la intensidad sonora en diferentes puntos del espacio.
- Relacionar un fenómeno experimental con el funcionamiento de los auriculares con reducción activa del ruido.

Conceitos científicos:

Interferencia de ondas; Superposición constructiva y destructiva; Longitud de onda; Anti-ruido; Control activo del ruido

Sensores:

'- Micrófono
- Nivel sonoro - Amplitud

Materiais necessários:

Tres smartphones de los cuales al menos uno con la aplicación FizziQ; Un espacio tranquilo con pocos ecos; Una cinta métrica para medir las distancias; Cuaderno de experiencias FizziQ

Procedimento experimental:

1. ¿Sabes cómo funciona la tecnología de los auriculares con reducción de ruido activa que permite reducir los ruidos ambientales? Descubrámoslo juntos

2. Necesitas 3 smartphones en los que esté instalada la aplicación FizziQ. Dos smartphones sirven de generador de frecuencia y el tercero se utiliza para medir el sonido.

3. En la biblioteca de sonidos, selecciona el sonido de 680 Hz que producirá un sonido constante a esa frecuencia. Ajusta el volumen de los dos móviles para que produzcan sonidos de intensidad sonora aproximadamente igual.

4. Coloca los dos móviles emisores a una distancia de aproximadamente dos metros, y mide la amplitud de la señal desplazando tu tercer móvil entre las fuentes de sonido.

5. ¿Qué observas? Marca los lugares donde la amplitud sonora es más débil y los lugares donde la frecuencia sonora es más fuerte.

6. Acerca tu oído a esos lugares, puedes verificar que el sonido es efectivamente más fuerte o más débil.

7. ¿Cómo explicas este fenómeno? ¿Puedes predecir la separación entre los puntos de amplitud más débil?

8. ¿Puedes deducir cómo funciona la tecnología de reducción activa de ruidos ambientales?

Resultados esperados:

Aparecen zonas alternadas de sonido fuerte y sonido débil entre las dos fuentes sonoras.

La distancia entre dos zonas de mínimo sonoro sucesivas es regular y depende de la longitud de onda del sonido emitido.

Para una frecuencia de 680 Hz, las zonas de atenuación sonora están separadas aproximadamente 25 cm.

Estas observaciones permiten comprender cómo una onda sonora puede ser anulada por otra onda en oposición de fase.

Questões científicas:

'- ¿Por qué ciertas zonas son más silenciosas que otras?
- ¿Cómo se explica la aparición de zonas de sonido débil entre dos fuentes?
- ¿Se puede predecir la distancia entre dos zonas de anulación sonora?
- ¿Cómo se utiliza este fenómeno en los auriculares con reducción de ruido activa?

Explicações científicas:

Cuando dos ondas sonoras de la misma frecuencia se encuentran, se superponen según el principio de interferencia. Esta superposición puede ser: 1) Constructiva, cuando los máximos de las ondas coinciden, produciendo un sonido más fuerte; 2) Destructiva, cuando el máximo de una onda coincide con el mínimo de la otra, reduciendo o anulando el sonido. Para un sonido puro de 680 Hz, la longitud de onda λ es de aproximadamente 50 cm (λ = c/f, donde c es la velocidad del sonido, aproximadamente 343 m/s a 20°C). Cuando dos fuentes emiten la misma frecuencia, se crea un patrón estable de interferencias: las zonas de interferencia destructiva (sonido débil) están separadas por una distancia igual a λ/2, es decir, aproximadamente 25 cm para 680 Hz. Este fenómeno es la base de la tecnología de reducción de ruido activa (ANC - Active Noise Cancellation) utilizada en los auriculares modernos. Un micrófono capta el ruido ambiente, un procesador calcula la onda inversa (desfasada 180°), y un altavoz emite esta "anti-onda" que interfiere destructivamente con el ruido original, creándolo que se llama un "anti-ruido". En la práctica, la ANC funciona mejor para los sonidos de baja frecuencia (graves, ronroneo de motores) porque sus longitudes de onda más grandes facilitan el cálculo del desfase necesario. Los sonidos agudos, con longitudes de onda cortas, son más difíciles de anular por este método y se atenúan principalmente por el aislamiento pasivo de los auriculares.

Atividades de extensão:

'- Probar diferentes frecuencias sonoras para observar el efecto en el espaciamiento de las zonas silenciosas.
- Modificar la distancia entre las dos fuentes sonoras y observar los cambios en el patrón de interferencia.
- Realizar el experimento en una habitación más o menos reverberante para estudiar el efecto de los ecos.

Perguntas frequentes:

Q: ¿Qué es la interferencia de ondas?
R: Para un sonido puro de 680 Hz, la longitud de onda λ es de aproximadamente 50 cm (λ = c/f, donde c es la velocidad del sonido, aproximadamente 343 m/s a 20°C).

Q: ¿Cómo transforma FizziQ el micrófono en instrumento de medida?
R: FizziQ utiliza el micrófono del smartphone para medir el nivel sonoro en decibelios, identificar la frecuencia fundamental de un sonido y mostrar el espectro completo de frecuencias. Estos datos pueden ser registrados y analizados gráficamente.

Q: ¿Se puede realizar esta actividad con solo dos smartphones?
R: Es posible pero menos práctico. Con dos smartphones, uno emite el sonido y el otro mide, pero no se pueden crear interferencias entre dos fuentes.

➡️ Baixe esses experimentos científicos diretamente no aplicativo FizziQ (Atividades > ➕ > Catálogo)

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