Ciencias Exactas y Naturales

Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)

PJ-EN-59 Generación de energía a base de sonido

Asesor: MARISA CALLE MONROY

José Manuel Castillo Sumano[3° Tikal], Luis Eduardo Valdez Martínez

Resumen

La humanidad con el paso del tiempo ha transformado su realidad a través de tecnologías que requieren el uso excesivo de energía, sin embargo, no todas las formas de obtención energética han sido beneficiosas para el medio ambiente lo que ha generado una gran crisis, tanto en el aumento del uso de la energía, la emisión del dióxido de carbono, la quema de fósiles, el aumento en el precio de la electricidad y  los grandes decibeles de ruido; todos estos problemas a los cuales nos enfrentamos día con día, nos plantea el buscar nuevos medios para generar energía por medio de fuentes  alternativas; una solución es la transformación del sonido por medio del principio del electromagnetismo,  este resulta muy útil para el ser humano en satisfacer sus  necesidades. La obtención de pequeñas cantidades de energía que en un tiempo determinado de almacenamiento pueden ser usadas en cualquier circuito, puede ser aprovechada y crear un impacto positivo para la humanidad. Por ello elegimos desarrollar nuestro proyecto con la ley de la conservación de la energía “electromagnetismo” logrando obtener un dispositivo capaz de encender la tira de luces led de color celeste transformando el sonido en electricidad; con un costo aproximado de $100, el cual propone una alternativa para cuidar el medio ambiente, disminuir los niveles de contaminación acústica en el hogar y algunos problemas de salud como  la ansiedad, el estrés y dolor de cabeza en los seres humanos desde su vivienda, logrando cumplir con el objetivo de transformar el sonido en electricidad.

Trabajo Escrito “Generación de energía a base de sonido”

Lonas

Pregunta de Investigación

¿Cómo transformar el sonido en electricidad?

Planteamiento del Problema

En la actualidad el uso de la energía va cada vez más  en aumento, así como la quema de fósiles que causa efectos devastadores en el clima como el calentamiento global y la emisión de dióxido de carbono; también los grandes decibeles de ruido se han convertido en un grave problema de contaminación acústica que provocan ansiedad estrés y dolor de cabeza, por ello buscar  nuevas fuentes de energía alternativa es hoy de suma importancia. La energía sustentable es aquella que se puede obtener de fuentes naturales o renovables como el sonido, agua y aire, por ello el dispositivo diseñado será de gran ayuda al poder aprovechar la contaminación auditiva y poder transformarla a luz.
La humanidad, con el paso del tiempo ha transformado su realidad a través de tecnologías que requieren el uso de energía, sin embargo, no todas las formas de obtención energética han sido beneficiosas para el medio ambiente lo que ha generado una crisis; las formas de obtención energética, como la energía eólica, la energía hidráulica o la energía solar, están basadas en la obtención y transducción energética a gran escala, pero ¿qué pasaría si podemos obtener energía del sonido? La obtención de pequeñas cantidades de energía que en un tiempo determinado de almacenamiento pueden ser usadas en cualquier circuito, puede ser aprovechada y crear un impacto positivo para la humanidad.

Antecedentes

Para entender mejor la transformación de la energía, analicemos algunos ejemplos que están presentes en nuestra vida diaria.  Si se conecta un foco a un contacto eléctrico, la energía eléctrica que llega a nuestra casa hará que el foco se encienda y nos proporcione energía luminosa para alumbrarnos y energía térmica para calentarnos. Esta última la podemos sentir si aproximamos una mano al foco. En este sencillo ejemplo, la energía se ha transformado de energía eléctrica en energía luminosa y energía térmica.

Principio de Electromagnetismo

¿Cómo se transforma el sonido en electricidad?

El invento de la radio se fundamenta en eso, en recoger los sonidos con micrófonos para transformarlos en electricidad que luego volvemos a convertir en sonidos con los altavoces. Tanto los micrófonos como los altavoces y otros muchos equipos usados en la radio, basan su funcionamiento en el principio del electromagnetismo.

Para entender este principio, en el siglo XIX, cuando el físico danés Hans Oersted (1777-1851), fue el primero en relacionar la electricidad con el magnetismo. Un día, en su laboratorio, pasó accidentalmente un cable con corriente al lado de la aguja imantada de una brújula.

Para su sorpresa, la aguja se movió. Siguió investigando y llegó a la conclusión de que, al pasar una corriente eléctrica por un cable o conductor, alrededor de éste se genera un campo magnético que lo hace actuar como un imán. Ya en la naturaleza se conocían minerales, como la magnetita, que tenían por sí mismos propiedades magnéticas, pero ahora podríamos construir imanes con ayuda de la electricidad.

Figura: Espira por la cual circula una corriente que genera un campo magnético a su alrededor.

Si alrededor de un trozo de hierro enrollamos un cable (bobina) por el que hacemos circular una corriente eléctrica, este hierro se magnetiza atrayendo o repeliendo a otros metales, igual que un imán natural. Son los electroimanes.

El principio del electromagnetismo

funciona también de forma inversa. Si movemos el cable o bobina dentro de un campo magnético (como el que genera un imán), en ese cable se inducirá una corriente eléctrica. Esto es lo que sucede con los micrófonos. La voz produce vibraciones que viajan por el aire. Esas ondas sonoras son capaces de mover diferentes  membranas naturales, como la del tímpano, y otras artificiales, como el diafragma de un micrófono. Este diafragma está conectado a un cable muy fino (bobina) que a su vez se enrolla alrededor de un imán. Las vibraciones que producen los sonidos en la membrana desplazan la bobina dentro del campo magnético y estos movimientos generan en ella una corriente eléctrica por el principio del electromagnetismo. Este sistema es capaz de “traducir” o transformar la energía mecánica de las ondas sonoras en electricidad.
A la salida del micrófono tenemos un cable con dos conductores, las corrientes eléctricas son de muy baja intensidad. Los sonidos convertidos en electricidad entran en la consola. En ella podemos subir el volumen, que se consigue aumentando la amplitud de esas ondas eléctricas. El efecto que se logra variando la frecuencia de las mismas ondas.
La electricidad sale de la consola por otros dos cables que conectamos a un amplificador. Aunque en la consola modifiquemos el volumen, la onda sigue teniendo tensiones eléctricas muy pequeñas. Al amplificarlas, crece la corriente eléctrica de las ondas consiguiendo una potencia mayor de sonido.

Del amplificador salen unos cables, todavía con electricidad, que llevamos a los altavoces. El altavoz o parlante no es más que una especie de cuerda vocal. Es una membrana conectada a una bobina que recibe corriente eléctrica, lo que hace vibrar a la membrana generando ondas que mueven las partículas que hay en el aire llevando a nuestros oídos… ¡sonidos!

El micrófono y el altavoz son dispositivos inversos. El primero recoge el sonido y lo transforma en electricidad y el segundo transforma esa electricidad en sonido. A estos equipos les llamamos transductores.

Para demostrar que el micrófono y el altavoz son lo mismo, pero al revés, haz la siguiente prueba. Toma unos audífonos o auriculares y conéctalos a la entrada del micrófono de la computadora. Habla por ellos. Verás que tus palabras, aunque no con la buena calidad del micrófono, también se graban.

El sonido son vibraciones, ondas que podemos escuchar con nuestros oídos. Cuando estos sonidos se transforman en electricidad para ser tratados por una computadora o grabados en una cinta magnética lo llamamos audio. A veces, ambas palabras se usan como sinónimas, pero no lo son. Un audio es un sonido convertido en señal eléctrica.

La inducción electromagnética en una bobina.

Para entender correctamente qué es la inducción electromagnética analizaremos una bobina, un componente del circuito eléctrico en forma de espiral que almacena energía eléctrica.

  • Cuando el imán y la bobina están en reposo el galvanómetro no señala pasó de corriente eléctrica a través de la bobina.
  • Si acercamos un imán a esta bobina, observamos que el galvanómetro marca el paso de una corriente eléctrica en la bobina.
  • Si alejamos el imán, el galvanómetro marcará el paso de la corriente eléctrica a través de la bobina, pero de sentido contrario a cuando lo acercamos.
  • Si en vez de mover el imán movemos la bobina, podemos comprobar los mismos efectos a través del galvanómetro.

De esta experiencia se puede deducir que la corriente dura mientras se realiza el movimiento del imán o de la bobina y es más intensa como más rápido se haga este movimiento.  La corriente eléctrica que aparece en la bobina es la corriente inducida.

Objetivo

Transformar el sonido en electricidad.

Justificación

Hoy en día existen pocas iniciativas que ayuden al impacto negativo del ruido, por lo que tener una alternativa ecológica con la cual se podrían ahorrar grandes cantidades de dinero en la iluminación de los espacios así como aprovechar y controlar el ruido con fines productivos y de cuidado a nuestra salud es primordial. Esto lo lograremos por medio del principio del electromagnetismo donde una bobina dentro de un campo magnético conectada a un cable inducirá una corriente eléctrica la cual nos ayudará a transformar el sonido generado luz ecológica. Con este proyecto se quiere cumplir con una responsabilidad social que beneficie y combata un poco los problemas energéticos y acústicos que sufre el medio ambiente.

Hipótesis

Si transformamos el sonido a electricidad usando la ley de la conservación de la energía, entonces tendríamos un dispositivo capaz de generar luz de manera sustentable.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

  • 1 Bocina pequeña de 4 ohm
  • 1 Emisor de sonido (radio)
  • 1 Tira de luz Led
  • 30 cm cable para bocina de 18 AWG bicolor
  • 2 Cables de 26 cm con caimanes chicos
  • Pinzas de corte
  • Cinta de aislar #33, 18m negra
  • Desarmador plano 3/16 x 4´

Procedimiento:

1.- Con las pinzas cortar el cable a la mitad y en ambas puntas quitarle un poco el plástico.
2.-Conectar uno de los cables en un lado de la bocina y el otro cable al otro extremo asegurándose con el desarmador.
3.- Se enrolla en estas uniones un poco de cinta de aislar.
4.- Después se toma la tira de luz led y se pelan ambas puntas con las pinzas.
5.- En cada uno de los extremos de la tira de luz led colocar los cables de caimanes y la otra punta de cada caimán  colocarla a la bocina para tener un circuito cerrado.
6.- Ya hecho el circuito colocar la radio en una frecuencia.
7.- Se observa como prenden las luces led.

Link Vídeo:

 

Galería Método

Resultados

Obtuvimos el encendido de las luces led de color celeste, observando que a través de las vibraciones que produce el sonido dentro de la bocina los movimientos generan una corriente eléctrica que circula por los caimanes logrando la transformación del sonido en energía. El costo aproximado es de $100.

Galería Resultados

Discusión

El electromagnetismo resulta muy útil para el ser humano ya que hay infinidad de aplicaciones que permiten satisfacer nuestras necesidades y una de ellas es generar energía a base del sonido. Con el dispositivo obtenido logramos transformar el sonido en energía eléctrica para el hogar de forma económica, la cual nos ayudará a cuidar el medio ambiente, reducir los efectos de la contaminación acústica, así como la ansiedad, estrés y dolor de cabeza; además de crear un impacto positivo para la humanidad  con una nueva fuente de energía alternativa.

Conclusiones

Se cumplió con el objetivo de transformar el sonido en electricidad, utilizando el principio del electromagnetismo por lo cual obtuvimos un dispositivo capaz de generar luz. Esto nos permitirá disminuir los niveles de contaminación acústica en el hogar, así como proponer una alternativa para cuidar el medio ambiente y algunos problemas de salud en los seres humanos desde su vivienda.

Bibliografía

-Santiago García Gago. (2014). ¿Cómo se transforma el sonido en electricidad?. Octubre 2020, de Radios Libres Sitio web: https://radioslibres.net/9-como-se-transforma-el-sonido-en-electricidad/#:~:text= Las%20vibraciones%20que%20producen%20los,las%20ondas%20sonoras%20en%20electricidad.

-DesQbre. (2017). Ley de la Conservación de la Materia. Octubre 2020, de DesQbre Sitio web: https://clickmica.fundaciondescubre.es/conoce/descubrimientos/ley-la-conservacion-la-materia/.

-Fundación Endesa. (2019). Electromagnetismo. Octubre 2020, de Fundación Endesa Sitio web: https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/a201908-que-es-el-electromagnetismo.

Summary

Humanity over time has transformed its reality through technologies that require the excessive use of energy, however, not all forms of obtaining energy have been beneficial for the environment, which has generated a great crisis, both in the increase in energy use, the emission of carbon dioxide, the burning of fossils, the increase in the price of electricity and the great decibels of noise; All these problems that we face every day, we are faced with looking for new means to generate energy through alternative sources; One solution is the transformation of sound through the principle of electromagnetism, this is very useful for humans to satisfy their needs for it. Obtaining small amounts of energy that in a given storage time can be used in any circuit, can be used and create a positive impact for humanity. For this reason, we chose to develop our project with the law of conservation of energy “electromagnetism”, obtaining a device capable of turning on the light blue led strip by transforming sound into electricity; with an approximate cost of $ 100, which proposes an alternative to take care of the environment, reduce the levels of noise pollution at home and some health problems such as anxiety, stress and headaches in humans from their home, achieving the goal of transforming sound into electricity.

Research Question

How to transform sound into electricity?

Problem approach

At present, the use of energy is increasingly increasing, as well as the burning of fossils that causes devastating effects on the climate such as global warming and the emission of carbon dioxide; Also the large decibels of noise have become a serious problem of noise pollution that cause anxiety, stress and headaches, so looking for new sources of alternative energy is today of utmost importance. Sustainable energy is that which can be obtained from natural or renewable sources such as sound, water and air, therefore the designed device will be of great help by being able to take advantage of noise pollution and be able to transform it into light.
Humanity, with the passage of time, has transformed its reality through technologies that require the use of energy, however, not all forms of obtaining energy have been beneficial for the environment, which has generated a crisis; The ways of obtaining energy, such as wind energy, hydropower or solar energy, are based on obtaining and transducing energy on a large scale, but what if we can obtain energy from sound? Obtaining small amounts of energy that in a given storage time can be used in any circuit, can be used and create a positive impact for humanity.

Background

Objective

Transform sound into electricity.

Justification

Today there are few initiatives that help the negative impact of noise, so having an ecological alternative with which you could save large amounts of money in lighting spaces as well as take advantage of and control noise for productive and care purposes to our health is paramount. We will achieve this through the principle of electromagnetism where a coil within a magnetic field connected to a wire will induce an electric current which will help us transform the sound generated by ecological light. With this project we want to fulfill a social responsibility that benefits and combats a little the energy and acoustic problems suffered by the environment.

Hypothesis

If we transform sound to electricity using the law of conservation of energy, then we would have a device capable of generating light in a sustainable way.

Method (materials and procedure)

Materials:

  • 1 Small 4 ohm speaker
  • 1 Sound emitter (radio)
  • 1 Led light strip
  • 30 cm 18 AWG two-color speaker wire
  • 2 cables with small alligators
  • Cutting pliers
  • Duct tape # 33, 18m black
  • 3/16 x 4´ flat screwdriver

Process:

1.- With the tweezers, cut the cable in half and at both ends remove the plastic a little.
2.-Connect one of the cables to one side of the horn and the other cable to the other end, securing it with the screwdriver.
3.- A little duct tape is wound around these joints.
4.- Then the led light strip is taken and both ends are peeled with the tweezers.
5.- At each end of the led light strip, place the alligator cables and the other end of each alligator, place it on the horn to have a closed circuit.
6.- Once the circuit is done, place the radio on a frequency.
7.- It is observed how the led lights turn on.

Results

We obtained the ignition of the light blue led lights, observing that through the vibrations produced by the sound inside the horn, the movements generate an electric current that circulates through the alligators, achieving the transformation of sound into energy. The approximate cost is $ 100.

Discussion

Electromagnetism is very useful for humans since there are countless applications that allow us to satisfy our needs and one of them is to generate energy based on sound. With the obtained device we can economically transform sound into electrical energy for the home, which will help us to take care of the environment, reduce the effects of noise pollution, as well as anxiety, stress and headaches; in addition to creating a positive impact for humanity with a new alternative energy source.

Conclusions

The objective of transforming sound into electricity was fulfilled, using the principle of electromagnetism, for which we obtained a device capable of generating light. This will allow us to reduce the levels of noise pollution in the home, as well as to propose an alternative to take care of the environment and some health problems in human beings from their home.

Bibliography