Conceptos clave
Temperatura
Matemáticas
Energía
Reacciones químicas
Insectos
Sonido
Introducción
¿Te encanta escuchar el chirrido pulsante de los grillos mientras te duermes? Es un sonido inconfundible. Algunas personas encuentran el sonido agradable y pacífico, mientras que otras lo encuentran ruidoso y molesto, especialmente si un grillo encuentra refugio del frío dentro de una casa. Sin importar cómo te sientas con los grillos, sus gorjeos encierran un mensaje sorprendente: ¡pueden informar de la temperatura! En esta actividad, investigarás cómo los chirridos de estas pequeñas criaturas se pueden usar como una especie de termómetro.
Background
¿Cómo se relaciona el chirrido de un grillo con la temperatura? Los grillos, como todos los seres vivos, tienen muchas reacciones químicas dentro de sus cuerpos, como reacciones que permiten que los músculos se contraigan para producir gorjeos. Los grillos, como todos los insectos, son de sangre fría y toman la temperatura de su entorno. Esto afecta la rapidez con la que pueden ocurrir estas reacciones químicas musculares. Específicamente, una fórmula llamada ecuación de Arrhenius describe la energía de activación, o umbral, requerida para que ocurran estas reacciones. A medida que la temperatura aumenta, se hace más fácil alcanzar una cierta energía de activación, lo que permite que las reacciones químicas, como las que permiten que un grillo pite, ocurran más rápidamente. Por el contrario, a medida que la temperatura baja, las velocidades de reacción se ralentizan, lo que hace que el canto disminuya junto con él.¿Cómo hacen los grillos su chirrido distintivo? Utilizan un proceso llamado estridulación, en el que se frotan partes especiales del cuerpo para hacer un ruido. Por lo general, solo los grillos machos hacen esto; hay una estructura especial en la parte superior de sus alas, llamada raspador. Cuando quieren hacer su sonido, levantan sus alas en un ángulo de 45 grados y dibujan el raspador de una ala a través de las arrugas en la parte inferior de la otra ala, llamado archivo. Es como pasar el dedo por los dientes de un peine.
Materiales
Temperatura exterior entre 55 y 100 grados Fahrenheit (12 y 38 grados Celsius): durante una noche es ideal
Acceso a un área al aire libre con grillos o compra grillos en una tienda de mascotas
Termómetro para exteriores
Cronómetro
Pedazo de papel para rascar y lápiz o bolígrafo
Preparación
Configure un termómetro para medir la temperatura exterior en el área donde observará los grillos.Mientras esté entre 55 y 100 grados F en el exterior (y teniendo en cuenta que las noches suelen ser las mejores para escuchar el canto de los grillos), vaya al área donde están los grillos. Asegúrate de escuchar un poco de chirrido.
Alternativamente, si compra grillos, colóquelos afuera en una jaula a la sombra que permita que el aire exterior los alcance fácilmente. Espera a oír el chirrido.
Procedimiento
Elija el sonido de un solo grillo.Cuente cuántos chirridos hace el grillo en 14 segundos. ¿Cuántos? Anota este número.Haga esto dos veces más, contando cuántos chirridos hace el grillo en dos intervalos más de 14 segundos. Anota estos números. ¿Qué tan cerca estaban los números el uno del otro?Promedio del número de chirridos en los intervalos de 14 segundos.Agregue 40 al número promedio de chirridos en 14 segundos. Esta ecuación (que es una de las ecuaciones de termómetro de grillo más antiguas y fáciles de usar) se publica en el Almanaque de los Agricultores. Debería darte la temperatura aproximada en grados F. Según el grillo, ¿cuál es la temperatura?Compruebe la temperatura en el termómetro para exteriores. ¿Qué tan cerca está la temperatura basada en los chirridos del grillo de la lectura del termómetro? Si son diferentes, ¿en qué medida son diferentes? ¿Por qué crees que podrían ser diferentes?Extra: Para ver qué tan preciso es usar un grillo para indicar la temperatura en general, repita esta actividad con diferentes temperaturas al aire libre (pero manténgase dentro del rango de 55 a 100 grados F). ¿Qué tan preciso es el grillo para indicar la temperatura cuando hace más calor o más frío afuera? ¿Qué tan preciso parece en general?Extra: Basado en el Almanaque de los Granjeros, puedes usar un grillo para indicar la temperatura en grados C contando el número de chirridos en 25 segundos, dividiendo este número por 3 y luego agregando 4. Según el grillo, ¿cuál es la temperatura en grados C? ¿Qué tan preciso es esto?Extra: Para un desafío avanzado, compare qué ecuación se ajusta mejor a sus datos de temperatura calculados: Las ecuaciones lineales del Almanaque de Agricultores (utilizadas en esta actividad) o la ecuación de Arrhenius, que contiene un factor exponencial. La información sobre la ecuación de Arrhenius se puede encontrar en la sección» Más para explorar » en la página siguiente. ¿Qué ecuación es la más precisa?Extra: Compara los chirridos de diferentes especies de grillos o diferentes insectos en conjunto, como los katídidos. ¿Qué criatura hace el mejor «termómetro de insectos»?
Observaciones y resultados
¿La temperatura se basó en los chirridos del grillo cerca de la temperatura real del termómetro exterior, y tal vez solo unos pocos grados F?
Ya a finales de 1800 se han publicado artículos que señalan que la tasa de chirridos de un grillo (o el número de chirridos por segundo que hace) cambia consistentemente en función de la temperatura exterior. Se han publicado muchas ecuaciones que describen la relación entre el número de chirridos por segundo y la temperatura. Todas estas ecuaciones varían ligeramente, dependiendo de la especie de grillo. Usando esta actividad, es posible que haya encontrado que el grillo estaba a unos 5 grados F de la temperatura medida con el termómetro exterior, y probablemente incluso más cerca que eso. Si repitió esta actividad varias veces y descubrió que, según el canto del grillo, estaba más frío de lo que leía el termómetro, esto podría deberse a que el grillo estaba más lejos de un edificio cálido que el termómetro, y/o porque el grillo estaba más cerca del suelo frío. El grillo de los árboles nevados se cita con frecuencia como el más preciso para predecir la temperatura. Si desea escuchar ejemplos de su canto en condiciones de calor, calor, frío y frío, consulte el recurso sobre el «Grillo de Árbol Nevado» en la sección «Más para explorar» a continuación.
Más para explorar
Cricket de Árbol Nevado del Profesor Thomas Walker en la Universidad de Florida
Cricket de campo del Great Plains Nature Center
Constantes de velocidad y la Ecuación de Arrhenius de Jim Clark en Chemguide
La Ecuación de Arrhenius de Shodor en cooperación con la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill
Pregúntele a un Grillo, «¿Cuál es la temperatura?»de Science Buddies

Esta actividad se presenta en colaboración con Science Buddies