Diseño de un sismógrafo escolar y simulación de ondas sísmicas

¿Dónde ubicar el prototipo para aislarlo del viento?

1. El viento sopla normalmente al aire libre o cerca de ventanas y puertas abiertas del aula.
2. El lugar más protegido y estable es el interior del edificio escolar, lejos de corrientes de aire: en el centro del salón de clases, preferiblemente en un armario o interior de pared, sobre una superficie fija (piso o estante, no una mesa que se mueva).
3. Así el viento no toca directamente la esfera del péndulo y no altera su movimiento.

Respuesta orientativa: en el interior del salón, en un lugar protegido de corrientes de aire, como dentro de un armario o cerca de una pared interior, lejos de ventanas y puertas.

¿Qué hacer para que el viento no interrumpa el funcionamiento?

1. Proteger físicamente el péndulo: colocar una caja, cartón o caja transparente (por ejemplo, un frasco de vidrio o una caja de cartón) alrededor del sismógrafo.
2. La tapa o tapa lateral corta el paso del aire hacia la esfera.
3. También se puede fijar la mesa al piso y evitar abrir puertas o ventanas durante la observación.

Respuesta orientativa: cubrir el prototipo con una caja o caja transparente que lo proteja de las corrientes de aire y trabajar con las puertas y ventanas cerradas.

¿Esfera de plástico o de metal?

1. La esfera debe ser pesada (grande masa) para que el viento no la desvíe fácilmente: la inercia de una masa mayor es mayor, es decir, el péndulo resiste mejor el cambio de estado de movimiento.
2. La esfera de metal tiene mayor masa y menor superficie relativa de contacto con el aire frente al peso.
3. La esfera de plástico es liviana y el viento la mueve con mucha facilidad (péndulo B), causando falsas lecturas.

Respuesta orientativa: la esfera de metal, porque es más pesada y el viento la desvía menos que a la de plástico.

¿Cuerda de pabilo o hilo de pescar?

1. La cuerda debe ser fina, fuerte y con poca elasticidad para que la oscilación del péndulo sea limpia y constante.
2. El hilo de pescar (nylon) es fino, muy resistente y poco elástico: permite que la esfera oscile con el mismo periodo y transmita bien las vibraciones al papel milimetrado.
3. El pabilo (mecha de algodón) es más grueso, flexible y absorbente: introduce movimiento impreciso y oscilaciones no deseadas.

Respuesta orientativa: el hilo de pescar, porque es fino, resistente y con poca elasticidad.

Simulación de las cuatro ondas SPLR: el prototipo no las diferencia

1. Un sismógrafo real registra cada onda en un instante distinto: la onda P es la primera en llegar, luego la onda S, después la onda L y por último la onda R. Su velocidad es distinta para cada una.
2. Por eso, al mover la mesa para simular cada onda, hay que considerar el tiempo en que se produce cada tipo de onda, es decir, simular los intervalos entre una y otra onda.
3. En el papel milimetrado, la frecuencia y amplitud del trazo son distintas para cada onda: onda P (compresiones cortas, alta frecuencia), onda S (ondulaciones transversales), onda L (ondas superficiales de largo alcance con mayor amplitud) y onda R (ondas de Rayleigh con movimiento elíptico y mayor amplitud).
4. Para diferenciarlas se debe mover la mesa con vibraciones de frecuencia y duración distintas según la onda que se quiera simular, y registrar el trazo en momentos distintos del papel milimetrado.

Respuesta orientativa: registrar cada onda en tiempos distintos y simular con la mesa vibraciones de frecuencia y amplitud propias de cada onda (P, S, L y R), de modo que el trazo en el papel milimetrado muestre diferencias claras entre unas y otras.