El efecto chocolate caliente: experimento de sonido

El día de Navidad de 1974 el profesor Frank S. Crawford, de la Universidad de California, se disponía a preparar chocolate calentito. Puso chocolate en polvo en las tazas, añadió agua caliente y comenzó a remover la mezcla con una cuchara. Con cada vuelta, la cuchara iba golpeando la taza y haciendo un ruido clink, clink, clink…Entonces, una amiga suya notó algo muy curioso: el sonido de los golpecitos se iba haciendo gradualmente más agudo. El profesor Crawford, como buen científico, quiso encontrar una explicación al fenómeno, que él mismo llamó efecto chocolate caliente, y en 1980 publicó su investigación (puedes descargar su artículo científico en inglés aquí).

Materiales:

  • Agua caliente. Si lo prefieres, también puedes usar leche.
  • Una taza alta.
  • Chocolate en polvo, azúcar o café soluble. El experimento funciona con cualquiera de ellos.
  • Una cuchara.

Procedimiento:

  • Echa agua caliente en la taza.
  • Añade una cucharada de chocolate y mezcla con la cuchara.

  • Levanta la taza de la mesa y sin sacar la cuchara de la taza golpea con ella, repetidamente, su base. Notarás que el sonido se va haciendo más agudo. Comprueba que también se obtienen buenos resultados golpeando el borde de la taza.
Golpeando el fondo de la taza

¿No es sorprendente?

Aquí puedes escuchar una grabación del efecto:

Golpeando el borde de la taza

  • Remueve de nuevo con la cuchara y repite el experimento. El efecto volverá a producirse, aunque de forma menos notable.

¿Qué ocurre?

El sonido se produce a partir de una vibración, como por ejemplo la membrana de un tambor, un portazo o nuestras cuerdas vocales. La vibración se transmite a las partículas que componen la materia colindante, que a su vez comunican la vibración a las partículas vecinas y así sucesivamente (se puede comparar a hacer la ola). Por eso el sonido no puede propagarse en el vacío.  Además, la velocidad del sonido depende del medio en el que viaja. Es mayor en sólidos que en líquidos, mientras que en gases, como el aire, es menor.

La perturbación que se va propagando desde el lugar en el que se origina la vibración es lo que llamamos onda, y en el caso del sonido, onda sonora. En una onda, el número de vibraciones por unidad de tiempo se conoce como frecuencia y los humanos la percibimos por el tono del sonido. Si la frecuencia es baja el sonido es grave y si es alta es más agudo. La frecuencia, además, está directamente relacionada con la velocidad del sonido, por lo que a mayor velocidad mayor frecuencia.

Resumiendo:

  • La velocidad del sonido es mayor en líquidos que en gases.
  • Los tonos graves corresponden a velocidades bajas y los agudos a velocidades altas.

Entonces, si en nuestro experimento el tono varía de grave a agudo significa que la velocidad del sonido, de alguna manera, va en aumento. Vamos a analizar lo que está ocurriendo en la taza:

En la taza. A la vez que se añade chocolate en polvo también se introduce aire en el agua. Si se remueve con la cuchara, el aire se distribuye por todo el líquido en forma de burbujas. Cuando comienzan los golpes,las burbujas están repartidas por toda la columna de líquido. Como por el aire el sonido viaja más despacio que por el agua, se percibe un tono grave. Según transcurre el tiempo, las burbujas van ascendiendo a la superficie y por tanto, cada vez hay menos aire a lo largo de la columna de líquido. Así, la velocidad del sonido va en aumento y el tono de los golpes se hace progresivamente más agudo. Si se remueve con la cuchara otra vez, las burbujas se distribuyen de nuevo por el líquido y el tono vuelve a ser grave.

Diagrama del experimento

El sonido viaja más lentamente por el aire que por el agua o la leche. Los tonos graves corresponden a velocidades bajas. Los agudos a velocidades altas.

Los padres tienen la responsabilidad de elegir las actividades que según su criterio son seguras para sus hijos.Todas las actividades propuestas en Educaconbigbang deben estar siempre supervisadas por un adulto.




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