Hagamos un instrumento musical con aire y agua: se necesitan varias botellas desocupadas y agua. Llena la primera con poca agua, la siguiente con más, y así hasta que la última esté casi llena. Luego sopla suavemente en la boca de cada botella. ¿Qué sucede y por qué?

Las botellas suenan porque vibra la columna de aire de su interior. A mayor cantidad de agua, menor longitud de columna de aire (L) y mayor frecuencia (f 1/L): el sonido es más agudo. Con poca agua el sonido es más grave.

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La materia: los gases y un instrumento musical con aire y agua

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Respuesta rápida

Los gases no tienen forma ni volumen propios: toman la forma del recipiente. En el instrumento, más agua = columna de aire más corta = sonido agudo; menos agua = sonido grave.

📚 theory ciencias-naturales ⭐ Dificultad 1/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 30

Ciencias Naturales · Fichas

Ejercicio 1

Enunciado: ¿Dónde estás que no te veo? Explica por qué los gases no tienen una forma definida.

La materia está formada por partículas muy pequeñas. En los sólidos están muy juntas y ordenadas; en los líquidos están juntas pero pueden deslizarse; en los gases están muy separadas y se mueven libremente.
Como las partículas de un gas se mueven en todas direcciones y ocupan todo el espacio disponible, el gas no tiene forma propia ni volumen fijo.
Al encerrar el gas en un recipiente (una botella, un globo, una llanta), sus partículas se reparten por todo el interior y el gas adopta la forma y el volumen del recipiente.

Respuesta

Porque sus partículas están muy separadas y se mueven libremente: el gas se expande, ocupa todo el recipiente y toma su forma.

Ejercicio 2

Enunciado: Hagamos un instrumento musical con aire y agua.

Parte 2.a

¿Qué se necesita?

Varias botellas desocupadas (preferiblemente iguales).
Agua.

Parte 2.b

¿Cómo hacerlo?

Coloca las botellas en fila, una junto a otra.
Llena la primera con un poco de agua; la siguiente, con un poco más que la primera.
Continúa llenando las botellas hasta que la última esté casi completamente llena.
Sopla suavemente en la boca de cada botella hasta obtener sonido.

Niveles de agua resultantes: 1) poca, 2) más, 3) bastante, 4) casi llena.

Parte 2.c

¿Por qué suena y por qué cambia el tono?

Al soplar por la boca de la botella, el chorro de aire hace vibrar la columna de aire que queda en su interior.
La longitud de esa columna, $L$ , es la distancia desde la boca de la botella hasta la superficie del agua.
Cuanto más agua se añade, más corta es la columna de aire: $L$ disminuye.
En un tubo, la frecuencia del sonido producido es inversamente proporcional a la longitud de la columna de aire: $f \propto \frac{1}{L}$ .
Por lo tanto, la botella con más agua (columna de aire corta) da el sonido más agudo, y la botella con menos agua (columna de aire larga) da el sonido más grave.

Verificación: Sopla otra vez añadiendo un poco más de agua a la misma botella: el tono sube (más agudo), lo que confirma que a menor $L$ corresponde mayor $f$ .

Respuesta

Las botellas suenan porque vibra el aire de su interior. Al aumentar el agua, la columna de aire se acorta y el sonido se hace más agudo; con poca agua, el sonido es más grave.

Contenido de la página

Guía 4 · LA MATERIA

Escuela Nueva — Ministerio de Educación Nacional, República de Colombia. Página 30.

Gaseosos

¿Dónde estás que no te veo?

Los gases, al igual que los líquidos, no tienen una forma definida y también toman la forma del recipiente que los contiene.

Hagamos un instrumento musical con aire y agua

¿Qué se necesita?

Varias botellas desocupadas
Agua

¿Cómo hacerlo?

Coloca las botellas en fila, una junto a otra.
Llena la primera con un poco de agua, la siguiente con un poco más de agua que la primera.
Continúa llenando las botellas hasta que la última esté casi completamente llena.
Sopla suavemente en la boca de cada botella para obtener sonido.

Ejemplos resueltos

Se tienen cuatro botellas iguales con niveles crecientes de agua. ¿En cuál se escucha el sonido más agudo al soplar?

Al soplar vibra la columna de aire, cuya longitud $L$ es la distancia de la boca a la superficie del agua.
La frecuencia cumple $f \propto \frac{1}{L}$ .
La botella más llena tiene la columna de aire más corta, es decir, el menor $L$ .
Menor $L$ implica mayor $f$ , es decir, sonido más agudo.

Respuesta: En la botella casi llena (la última de la fila).

Tabla

Botella	Agua	Columna de aire $L$	Frecuencia $f$	Sonido
1	Poca	Larga	Baja	Grave
2	Más	Media-larga	Media-baja	Menos grave
3	Bastante	Media-corta	Media-alta	Menos agudo
4	Casi llena	Corta	Alta	Agudo

Diagramas (2)

flowchart TD
  A["Botellas desocupadas en fila"] --> B["Botella 1: poca agua"]
  B --> C["Botella 2: más agua que la 1"]
  C --> D["Botella 3: bastante agua"]
  D --> E["Botella 4: casi llena"]
  E --> F["Soplar suavemente en la boca"]
  F --> G["Vibra la columna de aire"]
  G --> H["Sonido: de grave a agudo"]

mindmap
  root((La materia))
    Solidos
      Forma definida
      Volumen definido
    Liquidos
      Sin forma definida
      Volumen definido
    Gaseosos
      Sin forma definida
      Ocupan todo el recipiente
      Ejemplo: aire en botellas

Fórmulas y ecuaciones

f $\propto$ $\frac{1}{L}$

L = $\text{distancia de la boca a la superficie del agua}$

f $\propto$ $\frac{1}{L}$

Glosario (4)

Gas: Estado de la materia en el que las partículas están muy separadas y se mueven libremente; no tiene forma ni volumen propios.
Recipiente: Objeto hueco que contiene un líquido, un gas o un sólido; el gas adopta su forma.
Columna de aire: Masa de aire encerrada dentro de la botella, entre la boca y la superficie del agua; al vibrar produce el sonido.
Tono: Cualidad del sonido que distingue un sonido agudo de uno grave.

Preguntas para practicar

¿Por qué el aire de una botella puede producir sonido si no lo vemos?

Porque el aire es materia, aunque sea invisible, y está formado por partículas que pueden vibrar. Al soplar, esas partículas del aire encerrado en la botella vibran y transmiten esa vibración al aire de afuera, que llega a nuestros oídos como sonido.

¿Qué pasaría si todas las botellas tuvieran la misma cantidad de agua?

Todas las columnas de aire tendrían la misma longitud y vibrarían con la misma frecuencia, así que las cuatro botellas sonarían con el mismo tono y no se podría tocar una melodía. Para lograr sonidos diferentes hay que variar la cantidad de agua.

Temas y conceptos clave

La materiaLos gasesForma y volumen de los gasesEl sonido producido por columnas de aireLos gases no tienen forma definidaLos gases toman la forma del recipienteEl aire es materia y ocupa espacioVibración de la columna de aireRelación entre longitud de la columna de aire y altura del sonido

Fuentes y referencias

Ministerio de Educación Nacional de Colombia, Escuela Nueva, Guía 4: La materia, pág. 30.

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Preguntas que la gente también hace

¿Por qué los gases no tienen forma ni volumen definidos?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Cómo se produce el sonido al soplar en una botella con agua?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Por qué suena más agudo cuando la botella tiene más agua?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Reconocer los estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso
• Noción de forma y volumen de un cuerpo
• Saber que el aire es materia y ocupa espacio

Siguiente tema sugerido

Los sólidos: forma y volumen definidos

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LA MATERIA

iDónde estás que no te veo?Los gases, al i igual que los líquidos,no tienen una forma definida y también toman la forma del recipiente que los contiene.

Escuela Nueva

Gaseosos

Hagamos un instrumento musical con aire y agua

iQuése necesita?Varias botellas desocupadas· Agua.

iCómo hacerlo?

Coloca las botellas en fila, una junto a otra.

© Llena la a primera con un poco de agua, la siguiente con un poco más de agua que l la primera. Continúa llenando las botellas s hasta que la última estécasi completamente llena. 0Sopla suavemente en la boca de cada botella para i obtener sonido.

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