Del sonido a la energía eléctrica
¿Qué es la energía sonora? La energía sonora se define como el movimiento de las vibraciones a través de la materia. La energía sonora se produce cuando un objeto vibra, lo que da lugar a un ruido. Las vibraciones sonoras provocan ondas de presión que viajan a través de un medio, como el aire, el agua, la madera o el metal. Descubre algunos de los muchos ejemplos de energía sonora, la mayoría de los cuales probablemente hayas experimentado.
Los equipos pesados, como los vehículos y los equipos industriales, hacen ruido, por lo que estos elementos son ejemplos de energía sonora. La próxima vez que estés en una zona en la que haya muchos vehículos o empresas, presta atención a los ejemplos de energía sonora presentes en ella.
Los instrumentos musicales emiten sonidos agradables, suponiendo que los maneje alguien que sepa tocarlos. Lo que suena como música para tus oídos es también un ejemplo de energía sonora. Si estás cerca de un instrumento mientras se toca, a veces puedes sentir las vibraciones.
El cuerpo humano hace muchos ruidos. Parte de la energía sonora que produce el cuerpo humano es involuntaria, mientras que otra representa ruidos que la gente hace a propósito. Presta atención a los distintos sonidos que hace tu cuerpo a lo largo del día. Quizá te sorprenda descubrir cuánta energía sonora procede directamente de ti.
Ejemplos de energía sonora a energía mecánica
Póngase al lado de la rampa de entrada de una autopista con mucho tráfico en hora punta o entre en una tienda de ropa American Eagle y lo primero que notará es el ruido. El estruendo puede parecer ensordecedor, y es tentador imaginar la canalización de esa energía sonora para alimentar las farolas y los coches eléctricos, o al menos para cargar el smartphone.
Lo que el oído humano percibe como una cacofonía estrepitosa -el rugido de una locomotora o el zumbido de un taladro neumático- sólo se traduce en una centésima de vatio por metro cuadrado. En cambio, la cantidad de luz solar que incide en un punto determinado de la Tierra es de unos 680 vatios por metro cuadrado. «Eso es muchos órdenes de magnitud más», explica Cohen-Tanugi. «Por eso es más eficiente recoger y almacenar la luz solar mediante paneles solares que cosechar la energía del sonido». Y la densidad energética del petróleo y el gas es órdenes y órdenes de magnitud mayor, lo que hace que generar energía a partir de esas fuentes sea aún más rentable.»
Esto no quiere decir que los investigadores no estén estudiando formas de transformar el ruido ambiental en energía eléctrica. El paso de los trenes y el metro no sólo es ruidoso, sino que su entorno traquetea y vibra al pasar, y parte de la emoción de un concierto de rock es sentir cómo tiembla todo el auditorio. «Hay una fuerte interacción entre las vibraciones a través del medio que escuchas -aire o agua- y los objetos físicos que te rodean», dice Cohen-Tanugi. «Es perfectamente concebible absorber ese movimiento y obtener energía utilizable. No vas a alimentar una ciudad con ella, pero puedes alimentar pequeños dispositivos».
¿Puede almacenarse la energía del sonido?
La fuente de un sonido vibra, chocando con las moléculas de aire cercanas, que a su vez chocan con sus vecinas, y así sucesivamente. El resultado es una onda de vibraciones que viaja por el aire hasta el tímpano, que a su vez también vibra. El sonido de la onda sonora cuando llega al oído depende de varios factores, como el medio por el que viaja y la fuerza de la vibración inicial.
En las siguientes actividades, los alumnos utilizarán materiales sencillos para crear, visualizar y sentir las ondas sonoras, investigarán la vibración y su papel en la producción del sonido y fabricarán sus propios instrumentos de percusión.
El sonido es un tipo de energía producida por las vibraciones. Cuando un objeto vibra, provoca el movimiento de las moléculas de aire que lo rodean. Estas moléculas chocan con las moléculas cercanas, haciéndolas vibrar también. Esto hace que choquen con más moléculas de aire cercanas. Este movimiento de «reacción en cadena», llamado ondas sonoras, continúa hasta que las moléculas se quedan sin energía. Como resultado, se produce una serie de colisiones moleculares a medida que la onda sonora atraviesa el aire, pero las propias moléculas de aire no viajan con la onda. Al ser perturbada, cada molécula sólo se aleja de un punto de reposo, pero al final vuelve a él.
Conservación de la energía sonora
IntroducciónLa contaminación ambiental es un problema importante al que se enfrentan todos los países del mundo. El rápido crecimiento industrial y urbano ha concluido en grandes cantidades de productos de desecho potencialmente perjudiciales para el medio ambiente. El aumento masivo del número de habitantes y de vehículos ha provocado una gran preocupación por la «contaminación acústica», que se ha convertido en uno de los principales problemas a los que se enfrentan las sociedades [1]. La contaminación acústica afecta al desarrollo de las comunidades, ya que tiene un efecto directo e indirecto en actividades humanas como la educación, la producción, los procesos económicos y los aspectos sociales. Los efectos del ruido tienen diferentes repercusiones en la salud mental y física de los seres humanos y en la perturbación de las actividades cotidianas, y esos efectos pueden causar una pérdida de audición temporal o permanente, que va desde una ligera discapacidad hasta una sordera casi total [2].
El ruido del tráfico se considera la principal fuente de contaminación acústica en las ciudades [3]. Todos los medios de transporte, como aviones, autobuses, trenes, camiones pesados y motocicletas, aumentan la contaminación acústica [4]. El ruido es un tipo de energía pero con niveles de presión sonora superiores a los niveles audibles por el oído humano. Según la tercera ley de la termodinámica, la energía mecánica puede convertirse en energía eléctrica, por lo que el sonido, como forma de energía mecánica, puede convertirse en energía eléctrica. Hay tres formas de convertir la energía sónica en energía eléctrica: por calentamiento, por medio del diafragma y por medio de materiales piezoeléctricos. [5] [6]. Esta investigación se centrará en la utilización del ruido a través del uso de materiales piezoeléctricos como un enfoque de conversión para producir energía eléctrica sostenible verde que se puede utilizar para disminuir el consumo de energía producida a partir de fuentes no renovables.