proyectos 11

 

1. Problema

El sonido es un fenómeno que escuchamos a diario, pero pocas veces podemos observar cómo se comporta físicamente. Por eso, nos propusimos construir un dispositivo que haga visibles las ondas acústicas mediante el reflejo de un láser en un vidrio sostenido por una membrana.

La idea es que, cuando una fuente de sonido (como música) se coloque cerca, las vibraciones del aire hagan oscilar la membrana y el vidrio. Esto provoca que el rayo láser cambie su dirección y proyecte movimientos en otra superficie, mostrando de manera clara la acción de las ondas sonoras.

Con este proyecto buscamos demostrar que el sonido es capaz de producir vibraciones visibles en objetos y que dichas vibraciones pueden representarse gracias a la luz.


2. Fundamentos Teóricos

Nuestro proyecto se basa en el estudio de las ondas acústicas, un tipo de onda mecánica longitudinal que necesita un medio material para propagarse (aire, agua, sólidos).

Subtemas importantes:

  1. Frecuencia (f): número de oscilaciones por segundo (Hz).
  2. Longitud de onda (λ): distancia entre dos crestas o compresiones consecutivas.
  3. Velocidad del sonido (v): depende del medio, en el aire es aproximadamente 343 m/s a 20 °C.
  4. Intensidad y amplitud: relacionadas con la energía y el volumen del sonido.

Propiedades de las ondas acústicas:

  1. Reflexión: las ondas rebotan al chocar contra una superficie (eco).
  2. Refracción: cambio de dirección cuando pasan de un medio a otro.
  3. Difracción: capacidad de rodear obstáculos o atravesar rendijas.
  4. Interferencia: combinación de dos o más ondas que pueden reforzarse (constructiva) o anularse (destructiva).
  5. Resonancia: amplificación de la vibración cuando una frecuencia externa coincide con la frecuencia natural de un objeto.

Fórmula básica de propagación:

.

En este proyecto usamos un láser que refleja en un vidrio colocado sobre una lata. Cuando el sonido hace vibrar la superficie, esas vibraciones modifican la dirección del rayo láser, proyectando un patrón de movimiento visible en otra superficie.


3. Diseño

El diseño del proyecto consiste en un sistema sencillo pero funcional que permite visualizar las vibraciones del sonido. La estructura principal está formada por una lata cubierta con un globo, que actúa como membrana capaz de vibrar con las ondas sonoras. En el centro de esta membrana se coloca un pedazo de vidrio pequeño, el cual servirá como superficie reflectora.

Un láser se fija de manera que apunte directamente hacia el vidrio. Cuando el sonido llega hasta la membrana, ésta comienza a vibrar, provocando pequeños movimientos en el vidrio. Dichos movimientos hacen que el rayo láser se desvíe y se proyecte en una superficie externa (como una pared o cartulina).

De esta forma, el diseño integra materiales sencillos en una disposición estratégica que permite convertir las vibraciones sonoras en un fenómeno visual, facilitando la observación del comportamiento de las ondas acústicas..


4. Planificación

Materiales:

  • 1 tijera

  • Cinta negra para fijar

  • 1 láser

  • 1 globo

  • 1 lata

  • 1 gota mágica (pegante)

  • 1 palo de madera

  • 1 pedazo de vidrio





    5. Construcción (paso a paso)

    1. Tomamos la lata vacía y la cubrimos en un extremo con el globo bien estirado, fijándolo con cinta negra.

    2. Pegamos cuidadosamente el pedazo de vidrio en el centro del globo usando la gota mágica. Este vidrio será el que refleje el láser.

    3. Aseguramos la lata al extremo de un palo de madera, de manera firme y estable.

    4. Sujetamos el láser en el otro extremo del palo, con ayuda de cinta, para que quede fijo y apunte directamente hacia el vidrio.

    5. Ajustamos la inclinación para que el láser refleje sobre otra superficie (una pared, una cartulina, etc.).

    6. Probamos el dispositivo colocando una fuente de sonido (como música) cerca de la lata. Las vibraciones harán que el vidrio se mueva, y el reflejo del láser mostrará ondas y figuras en la superficie proyectada.

    6. Evaluación

    El dispositivo funcionó correctamente, ya que fue posible observar cómo las vibraciones producidas por el sonido se reflejaban en el movimiento del punto láser proyectado. Esto nos permitió visualizar de manera práctica y creativa el comportamiento de las ondas acústicas.

    En conclusión, el proyecto cumplió el objetivo de mostrar la influencia del sonido sobre un objeto y cómo estas vibraciones pueden hacerse visibles gracias a la reflexión de la luz láser.


    Medidor Atmosférico

    1. Introducción
    Hoy en día, entender cómo cambian las condiciones del clima es muy importante. Por eso, como estudiantes de grado 11, decidimos crear una estación meteorológica casera con Arduino, capaz de medir temperatura y humedad de manera sencilla.
    Este proyecto no solo nos permitió conocer más sobre sensores y electrónica, sino que también aprendimos a programar y a interpretar datos reales del ambiente que nos rodea.

    2. Planteamiento del Problema
    Aunque el acceso a la información climática parece fácil gracias a teléfonos y aplicaciones, estos datos provienen de estaciones centralizadas que no siempre muestran lo que ocurre exactamente en lugares específicos como el aula, el patio del colegio o nuestro barrio.
    Entonces nos preguntamos:
    ¿Cómo diseñar un dispositivo sencillo, económico y educativo que nos permita medir las condiciones climáticas reales de nuestro entorno inmediato?
    Además, surgieron otras preguntas importantes:
    • ¿Cómo funcionan internamente los sensores de temperatura y humedad?
    • ¿Cómo se captura, procesa y muestra un dato ambiental?
    • ¿Es posible crear un dispositivo útil usando componentes básicos de electrónica?
    Estas preguntas guiaron el desarrollo de nuestro proyecto.

    3. Objetivos
    Objetivo General:
    Construir una estación meteorológica casera utilizando Arduino Uno para medir, registrar y visualizar datos de temperatura y humedad.

    Objetivos Específicos:
    • Medir la temperatura del ambiente usando el sensor DS18B20.
    • Registrar los valores de humedad y temperatura en pantalla mediante un LCD 16x2.
    • Ensamblar correctamente todos los componentes sobre una breadboard.
    • Programar el Arduino para obtener y mostrar las mediciones en tiempo real.
    • Analizar los datos obtenidos y comprobar el buen funcionamiento del prototipo.

    4. Justificación
    Decidimos realizar este proyecto porque combina teoría y práctica de varias áreas: electrónica, física, programación, tecnología y hasta matemáticas. Además:
    • Permite comprender fenómenos climáticos que normalmente damos por sentado.
    • Fomenta el aprendizaje autónomo, ya que todo lo investigamos y construimos por nuestra cuenta.
    • Es un proyecto económico y accesible para cualquier estudiante.
    • Permite desarrollar habilidades en el uso de Arduino, muy importantes en carreras técnicas.
    • Contribuye a la cultura científica dentro del colegio.
    • Favorece el trabajo colaborativo, ya que el proyecto requiere coordinar roles y tareas.
    En otras palabras, este proyecto no solo ofrece un dispositivo útil, sino que fortalece nuestra formación integral como futuros bachilleres.

    5. Marco Teórico
    Arduino Uno
    Es una placa electrónica muy popular para proyectos escolares y universitarios. Sirve para leer sensores, procesar información y controlar dispositivos. Se programa desde el computador usando Arduino IDE.

    Breadboard
    Es una placa con agujeros que permite conectar cables y componentes sin necesidad de soldar. Perfecta para prototipos.

    Sensor DS18B20
    Es un sensor digital de temperatura muy preciso. Funciona con el protocolo OneWire, lo que significa que puede enviar datos usando un solo pin de Arduino.

    Resistor de 4.7k
    Se usa como resistencia “pull-up” para asegurar una comunicación correcta entre el Arduino y el sensor DS18B20.

    Pantalla LCD 16×2
    Nos permite mostrar mensajes o valores numéricos. En este caso, muestra las mediciones de temperatura y humedad.

    Sensor DHT11 o DHT22
    Permite medir humedad y temperatura. Suele utilizarse junto al DS18B20 como complemento.

    6. Materiales Utilizados
    • 1 Arduino UNO
    • 1 Breadboard
    • 1 Sensor de temperatura DS18B20
    • 1 Sensor de humedad/temperatura DHT11/DHT22
    • 1 Resistencia 4.7kΩ
    • 1 Pantalla LCD 16×2
    • Jumpers macho-macho
    • Cable USB para programar el Arduino
    • Potenciómetro (para controlar el contraste del LCD)
    7. Metodologia
    Investigación previa
    Buscamos información sobre sensores de clima, Arduino y ejemplos de proyectos similares para entender cómo funcionan los componentes.

    Conexión de los sensores
    • El DS18B20 se conectó con tres cables: datos, tierra y alimentación, usando la resistencia de 4.7kΩ.
    • El DHT11/DHT22 se conectó en el pin digital 8 del Arduino.

    Ensamblaje del circuito
    • Usamos la breadboard para colocar la pantalla LCD y los sensores.
    • Ajustamos el potenciómetro para controlar el brillo del LCD.


    Programación en Arduino IDE
    • Incluimos las librerías DHT.h, OneWire.h, LiquidCrystal.h, etc.
    • Programamos el Arduino para:
    • Leer los datos del DS18B20.
    • Leer la humedad del DHT.
    • Mostrar todo en el LCD en tiempo real.


    Pruebas de funcionamiento
    • Encendimos el Arduino y verificamos que los valores cambiaran cuando tocábamos el sensor o cambiábamos de ambiente.
    • Corregimos errores como librerías faltantes y fallos de lectura.

    Análisis y registro de datos
    Observamos cómo cambiaba la temperatura y la humedad dependiendo del clima del día o del lugar donde poníamos el prototipo.

    8. Resultados
    • La estación meteorológica logró mostrar en pantalla valores de temperatura y humedad de forma continua.
    • Los sensores respondieron correctamente a cambios en el ambiente.
    • El LCD permitió visualizar la información claramente.
    • Identificamos algunos errores comunes (como librerías faltantes en Arduino IDE), pero fueron corregidos.
    • Obtuvimos datos reales útiles para analizar el clima local.
    9. Conclusiones
    1. Este proyecto nos permitió aprender sobre electrónica, programación y sensores de una manera práctica.
    2. Construir una estación meteorológica casera es totalmente posible con materiales económicos.
    3. Arduino es una herramienta ideal para proyectos educativos porque es fácil de usar y muy flexible.
    4. Comprendimos mejor cómo se miden variables ambientales como temperatura y humedad.
    5. Este tipo de proyectos fomenta la creatividad, el trabajo en equipo y el pensamiento crítico, habilidades importantes para nuestro desarrollo académico.

    • PROYECTO AMBIENTAL
    El proyecto “ReciTapas” busca reducir la acumulación de residuos plásticos que afectan nuestro ambiente escolar. Las tapas plásticas son un material de uso diario que muchas veces termina en la basura o en el suelo, causando contaminación y desaprovechando un recurso que puede ser reciclado. Con esta iniciativa se pretende fomentar la conciencia ambiental, mejorar la limpieza de los espacios escolares y convertir el reciclaje en una práctica habitual dentro de la comunidad educativa. 

    1. PROBLEMA
    En nuestra institución educativa se ha detectado que gran cantidad de tapas plásticas son arrojadas en el patio, pasillos y salones, lo que genera acumulación de basura y contaminación visual. La falta de puntos de recolección y la poca costumbre de separar residuos entre los estudiantes y docentes agravan la situación. Esto no solo afecta la imagen del colegio, sino que también contribuye al problema global de la contaminación plástica.

    2. FUNDAMENTACIÓN
    Para diseñar una solución, se investigaron los principales aspectos relacionados con el impacto ambiental de las tapas plásticas:

    - Contaminación ambiental: al no reciclarse, las tapas plásticas permanecen durante cientos de años en el ambiente. 
    - Reciclaje: proceso que permite dar un nuevo uso a las tapas recolectadas, disminuyendo la cantidad de desechos. 
    - Conciencia ambiental: educar a la comunidad escolar en prácticas sostenibles es fundamental para lograr cambios duraderos.
    - Acciones colectivas: la participación de todos los miembros de la institución es clave para el éxito del proyecto.

    3. DISEÑO
    El proyecto consiste en la instalación de contenedores especiales para la recolección de tapas plásticas, ubicados en zonas estratégicas de la institución como el patio, el kiosko y los pasillos. Estos contenedores estarán decorados de manera llamativa para motivar a los estudiantes a usarlos. Además, se desarrollarán campañas de recolección y concursos entre cursos, incentivando la participación activa. Como complemento, se propondrá una alianza con recicladoras que garanticen el adecuado tratamiento y destino final de las tapas recolectadas.

    4. PLANIFICACIÓN

    Para implementar el proyecto, se contemplan las siguientes acciones:

    5. CONSTRUCCIÓN

    Con los materiales y la planificación lista, se procederá a la implementación del proyecto. Primero, se elaborarán e instalarán los contenedores especiales para tapas plásticas, diseñados con materiales resistentes y decorados de forma llamativa para captar la atención de los estudiantes. Posteriormente, se ubicarán en puntos estratégicos de la institución como patios, kiosko, pasillos y salones.

    Además, se colocarán carteles informativos que indiquen claramente el uso de cada contenedor y el impacto positivo de reciclar las tapas. Una vez instalados, el grupo encargado del proyecto verificará su correcto funcionamiento y se asegurará de que estén accesibles y en buen estado.

    Finalmente, se organizarán actividades de sensibilización para guiar a la comunidad educativa sobre el uso adecuado de los contenedores y el destino final de las tapas recolectadas.

    6. EVALUACIÓN

    La efectividad del proyecto se medirá a través de:


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