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Reconocimiento de voz: oración, sílaba, fonema

Diagrama:
Se presentan visualmente los componentes del habla, desde el fonema hasta la oración.


El gráfico muestra la curva osciloscópica de la oración hablada "Está lloviendo a cántaros? y extractos de las unidades de las que se compone el habla: oración, palabra, fonema.

Información e ideas:
El reconocimiento de la voz y la síntesis de la voz son temas de mucha actualidad en el campo de tecnología informática y de comunicaciones.

Hay disponible mayor información sobre este gráfico, como hoja informativa, en el portal de medios didácticos de la Siemens Stiftung.

Pertinente a la enseñanza de:
El cuerpo humano
Estructura y función de un órgano sensorial
Recepción de estímulos y procesamiento de información
Percepción sensorial

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Energía térmica

Diagrama:
Ecuaciones para la energía térmica de gases, así como la variación en función de la temperatura de la respectiva capacidad calorífica molar a volumen constante.

La energía térmica o interna de una sustancia es la suma de las energías cinéticas de sus átomos y moléculas. Esta energía puede medirse en forma de temperatura. Si se aplica calor a la sustancia, aumenta la velocidad de las partículas y, con ello, la temperatura. En los gases moleculares, la contribución de calor, además del movimiento de traslación, puede provocar también la excitación de otras formas de movimiento (rotación y oscilación). Esto se expresa en el desarrollo escalonado de la capacidad calorífica molar (diagrama derecho). La capacidad calorífica molar de una sustancia indica cuánta energía se debe aportar para aumentar en 1 °C la temperatura de 1 mol de una sustancia. En las sustancias gaseosas se cumple: si las partículas de gas solo tienen movimiento lineal (traslación), la cantidad de calor que se debe aportar para aumentar en 1 °C la temperatura del gas permanece constante 3R/2. En el caso de los gases moleculares, las moléculas comienzan a rotar a partir de una determinada temperatura. En esta región (incremento lineal en el diagrama) es necesario aportar más energía para aumentar la temperatura en 1 °C, ya que la energía no se convierte solo en el movimiento de traslación, sino también en la excitación de la rotación. Cuando todas las partículas se hallan en rotación, la energía que se debe aportar para aumentar la temperatura en 1 °C vuelve a ser constante 5R/2. El incremento en la transición de la rotación a la oscilación puede explicarse de manera análoga.

Información e ideas:
La figura de conjunto resume el tema de la energía calorífica en el ejemplo de los gases. En la directriz "¿Qué es la energía?? figuran explicaciones exhaustivas y aclaraciones sobre el calor en cuerpos sólidos.

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Señal de voz: palabra individual

Diagrama:
Captura de pantalla de la curva oscilográfica de la palabra hablada "perros?.


Los sonidos del habla son señales sonoras fluctuantes donde la composición de las frecuencias cambia constantemente.
Traslapo aperiódico de partes periódicas. A diferencia de los ruidos, algunos de los cuales tienen curvas de frecuencia similares, el sonido del habla siempre es portador de significado o de mensajes enviados por el hablante. Otros ruidos (como el chasquido de labios, sisear, ritmos y tono básico) son típicos del individuo (huella dactilar acústica) pero no esenciales para el contenido del habla.

Información e ideas:
Suplemento a hojas de trabajo y transparencias.

Pertinente a la enseñanza de:
Sonido/acústica: parámetros
Vibraciones y ondas
Comunicación y comprensión

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Difracción del sonido

Figura:
La difracción es una característica típica de las ondas sonoras cuando éstas encuentran un obstáculo.

La difracción de las ondas sonoras es un mecanismo físico que asegura la entrada de éstas en sombras acústicas.
Eso significa que el sonido es audible en áreas que están separadas de la incidencia directa del sonido, tal como detrás de obstáculos.

Información e ideas:
Se puede demostrar la difracción de la luz cuando un haz de rayos paralelos de luz monocromática se dirige a una abertura pequeña. Una pantalla colocada detrás de la abertura da una figura de difracción (franjas brillantes y oscuras que pierden intensidad mientras más alejadas están). Con el sonido, una referencia directa al mundo diario de los estudiantes es aún más fácil: ¿por qué pueden oír ruido de una calle frente a un edificio aun cuando ustedes están detrás del edificio?
Hay disponible mayor información sobre este gráfico, como hoja informativa, en el portal de medios didácticos de la Siemens Stiftung.

Pertinente a la enseñanza de:
Sonido/acústica: parámetros
Vibraciones y ondas

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Curva de presión de vapor y diagrama de fases del agua

Diagramas:
Se comparan las curvas de presión de vapor (diagrama p-V) y el diagrama de fases (diagrama p-T) del agua.


Si se calienta agua a 100 °C a presión atmosférica normal, ésta se convierte en vapor. Pero, ¿qué efecto tiene aumentar o disminuir la presión sobre la temperatura de vaporización?
La curva de presión de vapor (curvas T en el diagrama p-V a la izquierda) y el diagrama de fases (diagrama p-T a la derecha) contestan dicha pregunta. La presión de vapor es la presión a la cual la fase líquida y gaseosa están en equilibrio, es decir, el mismo número de moléculas que se evaporan se condensan nuevamente. Por encima de la temperatura crítica (se dan valores numéricos) el agua es siempre gaseosa, independientemente de la temperatura, y se la puede tratar como un gas real (ecuación de Van der Waals, fórmula provista). Para cada temperatura por debajo de la temperatura crítica hay una presión de vapor para la cual hay una zona bifásica (líquida y gaseosa). Se puede deducir, a partir del aumento pronunciado en las curvas en el intervalo de la fase líquida, que las sustancias líquidas son apenas compresibles.
No se ha de confundir la temperatura crítica con la temperatura del punto triple (véase el diagrama p-T). Esto caracteriza los valores de temperatura y presión a los cuales todas las fases (sólida, líquida y gaseosa) están presentes simultáneamente.

Información e ideas:
¿A qué temperatura hierve el agua en el Monte Everest? Las "tablas de presión de vapor? proveen información sobre esto. También sería interesante referirse a los puntos de transición de fases como puntos críticos de temperatura. En la transición de la fase líquida a la gaseosa la energía aplicada no causa inicialmente un aumento de la temperatura. Lo mismo es pertinente a la fusión del hielo. No es sino hasta que toda el agua se ha evaporado o fundido que la temperatura aumenta.

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Energía de excitación de una molécula de agua

Diagrama:
El agua puede absorber energía térmica como vibraciones o movimiento de sus moléculas. Este contenido de energía depende del estado físico: el vapor contiene más energía que el agua líquida, por ejemplo.


El material que nos rodea adopta estados físicos diferentes según la presión y la temperatura (en Kelvin): sólido, líquido o gaseoso. Esto también es pertinente al agua: durante un cambio de fase de sólido a líquido y de líquido a gas, respectivamente, la energía de las moléculas de agua aumenta sin un aumento de temperatura: el diagrama del agua muestra mesetas. Los valores de estas mesetas son aproximadamente 6 kJ/mol (calor de fusión) y 40,7 kJ/mol (calor de vaporización) respectivamente.

Información e ideas:
Ideal para explicar el equilibrio de fases.

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El habla como una señal sonora altamente compleja

Figura:
Curva oscilográfica de la oración hablada "Está lloviendo a cántaros?.


Los sonidos del habla son señales sonoras fluctuantes donde la composición de las frecuencias cambia constantemente.
Traslapo aperiódico de partes periódicas. A diferencia de los ruidos, algunos de los cuales tienen curvas de frecuencia similares, el sonido del habla siempre es portador de significado o de mensajes enviados por el hablante. Otros ruidos (como el chasquido de labios, sisear, ritmos y tono básico) son típicos del individuo (huella dactilar acústica) pero no esenciales para el contenido del habla.

Información e ideas:
Suplemento a hojas de trabajo y transparencias.

Pertinente a la enseñanza de:
Sonido/acústica: parámetros
Vibraciones y ondas
Comunicación y comprensión

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Energía magnética

Figura de conjunto:
Se comparan dos formas en las que se manifiesta la energía magnética: la energía magnética de una bobina por la que circula corriente y la de un imán molecular.

La energía magnética es la energía acumulada en forma de campo magnético de una bobina por la que fluye energía eléctrica. Resulta del trabajo que la energía eléctrica debe realizar en contra del voltaje inducido (ley de inducción de Faraday). A la inversa, cuando el campo magnético desaparece, esta energía magnética se libera de nuevo en forma de energía eléctrica. En un material magnetizado también hay acumulada energía magnética: equivale al trabajo que se debe realizar para orientar los dipolos magnéticos de ese material en un campo magnético externo. En materiales ferromagnéticos, los dipolos magnéticos se alinean en pequeñas regiones (dominios magnéticos de Weiss) sin necesidad de un campo magnético externo. Si ahora se procede a orientar los dominios de Weiss por medio de un campo magnético externo, se obtiene un imán permanente.
Por cierto: si se calienta un imán permanente, este perderá su imantación por encima de una temperatura crítica. La energía magnética se libera en forma de calor adicional al superar ese punto, más conocido como temperatura de Curie.

Información e ideas:
Un experimento sencillo sobre la imantación: un imán permanente imanta un clavo de hierro al frotar éste contra el imán. ¿Qué trabajo se debe realizar aparte del trabajo de rozamiento? Qué se "consume? en el proceso, ¿el imán permanente o su energía magnética?

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Campo acústico y atenuación del sonido

Diagrama esquemático:
Propagación concéntrica de las ondas sonoras. Están dibujadas las líneas de igual volumen, el cual disminuye con la distancia a la fuente.


¿Por qué oímos cada vez menos a medida que nos alejamos de la fuente de sonido?
El sonido se desplaza desde su fuente en forma circular, es decir, la energía del sonido se extiende sobre un área de espacio cada vez mayor y la presión acústica disminuye correspondientemente.
En un campo acústico sin obstáculos se reduce en aproximadamente 6 dB cada vez que la distancia a la fuente se duplica. Pero dentro de una habitación esta ley solo se aplica a distancias cerca de la fuente de sonido.

Información e ideas:
Adecuado para explicar por qué se escucha cada vez menos cuanto más se aleja de la fuente de sonido.

Pertinente para la enseñanza de:
Parámetros del sonido / acústica
Oscilaciones y ondas
Comunicación y comprensión

Medientypen

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Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Gráfico Onda (física) Sonido

Sprachen

Spanisch

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Energía química

Diagrama:
Energía química como energía de enlace entre átomos representada en forma de curva de potencial.

La energía química se encuentra tanto en el enlace de átomos y moléculas como en la posibilidad (potencial) de establecer un enlace químico. Esta se puede liberar en forma de calor al formarse o deshacerse los enlaces. Este "calor de reacción? recibe también el nombre de entalpía de reacción (H). Si se libera calor (dH < 0), se habla de una reacción exotérmica; si se consume calor (dH > 0), de una endotérmica.
Toda mezcla de sustancias de partida que pueda reaccionar dando lugar a otras sustancias o productos de reacción debe ser entendida, por tanto, como un potencial de energía química.
A escala microscópica, esta energía está contenida en los enlaces entre los diferentes átomos, tal y como ilustra la curva de potencial.

Información e ideas:
La energía química es una forma de energía que se puede acumular fácilmente, ya sea en el cuerpo humano o en pilas, baterías y acumuladores. Otro ejemplo es el hidrógeno como depósito de energía química para energías renovables.