L'aigua que balla

Aigua, Freqüència, Ones

Any de presentació
Assignatura
Física
Grau de dificultat
Materials casolans i no perillosos

Professor / divulgador 

Carles Sales

Centre educatiu

Saint George's School

Any de presentació a Ciència entre tots

2018

Llistat de material necessari

  • Altaveu amb membrana desprotegida.
  • Tanc d'aigua (palangana o peixera de plàstic; serà un tanc de recirculació).
  • Aigua
  • Bomba d'aigua.
  • Tub de goma transparent.
  • Escuradents
  • Plastilina
  • Tap de suro.
  • Silicona
  • Cinta adhesiva
  • Càmera que gravi a 24 fps i a 30 fps (o mòbil amb app que ho faci).
  • Generador de tons a diverses freqüències.

Com ho fem?

  1. Preparem un tanc amb aigua (una palangana o una peixera de plàstic és suficient) i hi submergim una petita bomba (de les d'aquari o Pessebre). Cal que el tub de goma de sortida de la bomba sigui llarg. Aquest primer pas el fem si volem dur a terme l'experiment lluny d'una aixeta; si no és així connectats a aquesta font d'aigua no ens caldrà aquest primer pas.
  2. Busquem un altaveu que tingui la membrana que vibra desprotegida i hi fem un muntatge per tal de que la part final del tub de goma que ve de la bomba hi estigui "acoblat". Ho farem amb l'ajuda de la plastilina, un escuradents i cinta adhesiva per reforçar:
    1. Enganxem una muntanyeta de plastilina sobre el disc que vibra de la membrana de l'altaveu (una alternativa a això és enganxar un tap de suro amb solicona al disc, de manera que el tap surti perpendicularment a la seva superfície).
    2. Clavem un escuradents a la muntanyeta de plastilina (de manera que surti perpendicular a la superfície del disc que vibra de la membrana de l'altaveu) o bé al tap de suro.
    3. "Lliguem" la part final del tub de goma que ve de la bomba a l'escuradents amb cinta adhesiva (si cal i especialment en el cas que utilitzem una fusta més gruixuda que un escuradents, podem ajudar-nos d'unes gotes de silicona).
    4. Reforcem tant aquesta part com la mateixa muntanyeta de plastilina que es troba subre el disc de l'altaveu amb cintya adhesiva (o al tap de suro).
  3. Connectem un mòbil o ordinador a l'altaveu (si cal passem per un aparell de música que tingui entrada mini jack). Obrim una aplicació que ens permeti generar tons amb freqüència determinada o web com per exemple http://onlinetonegenerator.com/ que és el que nosaltres utilitzem.
  4. Engeguem la bomba d'aigua i preparem la càmera de gravar a 24 fps (o aplicació mòbil que ens ho permeti fer, per veure-ho a través de la pantalla, que és interessant: nosaltres hem fet servir la gratuita per IOS ProMovie Recorder).
  5. Generem tons de 24 Hz, 23 Hz i 25 Hz (valors al voltant dels fps amb que grava la càmera) i obervem què passa amb el raig d'aigua que surt del tub i cau al tanc de recirculació.
  6. Canviem el nombre de fotogrames per segon amb els que gravarem, de 24 fps a 30 fps. I canviem, també, la freqüència dels tons que generarem al voltant d'aquest valor: 30 Hz, 29 Hz i 31 Hz.

Què observem?

  • L'efecte que volem mostrar no és visible a ull nu. Cal gravar la caiguda del raig d'aigua amb una càmera o dispositiu mòbil amb els fps indicats. Veurem com el raig d'aigua, que a ull nu sembla caure amb total normalitat, comença a "ballar" adoptant unes formes curioses. 
  • Si, amb paciència, enem fent petites modificacions en la freqüència del to que generem, el cabal d'aigua i els fps amb els que gravem podem arribar a aconseguir que el raig d'aigua adopti diverses formes ondulatòries i, fins i tot, que aquest sembli estar aturat, com si fos "congelat" en forma de raig continuu o com a gotes esfèriques aturades a l'aire al llarg de la trajectòria del raig (veure els enllaços que adjuntem a la bibliografia).

Paraules clau

Aigua, Freqüència, Ones

Grau de dificultat

Difícil

Durada de l'experiència

50 minuts

La podem reproduir utilitzant materials casolans/quotidians i no perillosos?

Bibliografia o webs relacionades

https://youtu.be/uENITui5_jU

https://youtu.be/LkbRpA28BDk

https://youtu.be/UOfAmsQvgg4

https://youtu.be/_ytAq9sOXMo

https://youtu.be/mODqQvlrgIQ

https://youtu.be/8GkHePfcpbY

https://youtu.be/Nd1mp7aV56o 

http://onlinetonegenerator.com/