El Sonido.                                       -Altura o Tono de un Sonido: Característica que                          ...
-Reverberación: Son extensiones del sonido            -Refracción: Si una onda viajera se encuentra con unpercibido, debid...
Ondas y Sonidos                                 -Según la dirección del movimiento de las partículas:-Onda: Perturbación q...
-Resonancia: Todo objeto tiene su               -Aplicaciones de Ultrasonido: En ecografía, se observafrecuencia natural d...
-Interferencia: Es cuando dos ondas de igual frecuencia y en igualdad de fase se superponen en unmedio, se produce una alt...
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El sonido

  1. 1. El Sonido. -Altura o Tono de un Sonido: Característica que determina la calidad de un sonido sea agudo (alto) oVibración y Sonido: grave (bajo). Es una característica psico-acústica, porque depende de quien lo percibe. Se relaciona directamente-Vibración: Movimiento de vaivén de un con la frecuencia de la fuente.cuerpo que posee energía, la que le permitemoverse un lado y otro desde su posición -Intensidad de un Sonido: Es también llamado volumen,de equilibrio. Se producen por y depende de la energía que transporta y se relacionaperturbaciones al estado de reposo. Todos directamente con la amplitud de la vibración que lolos sonidos son producidos por la vibración genera. Se mide en decibeles, y como es una unidadde algún cuerpo o medio material, pero no objetiva puede ser medida por un sonómetro útodas las vibraciones son audibles. osciloscopio. La intensidad es inversamentePodemos clasificar los objetos que vibran proporcional al cuadrado de la distanciaen: cuerdas, láminas y cavidades. entre el auditor la fuente emisora del sonido.-Cuerdas: Cuerdas tirantes sujetas en ambos El debilitamiento del sonido, a medidaextremos vibran al ser perturbadas. En ellas que aumenta la distancia entre el auditor y la fuentese basan algunos instrumentos musicales. sonora, se debe a que las ondas se propagan en todos los sentidos, aumentando el número de partículas que el-Láminas: Láminas de material sólido impulso causante debe mantener, por lo cual disminuye(metal, madera, vidrio, etc.) o flexible progresivamente la amplitud de la onda sonora. Por otro(cuero, plástico, etc.) vibran al ser lado, el volumen o sonoridad, es una sensacióngolpeadas. El sonido que emiten depende fisiológica y se percibe distintamente en las personas.de su forma. -Timbre de un sonido: Es la propiedad que nos permite-Cavidades: El aire atrapado en cavidades distinguir dos o más sonidos de igual altura e intensidades capaz de vibrar y generar tonos emitidos por fuentes sonoras distintas. Por ejemplo, dosdeterminados, que dependen de la forma y sonidos de igual frecuencia (440 Hz) en un diapasón ytamaño de la cavidad. una flauta no suenan iguales y esto se debe a que las fuentes no emiten sonidos de una sola frecuencia; el-Elongación: Posición cualquiera de una sonido se compone de una suma de frecuencias, o seapartícula respecto a la posición de equilibrio tienen composición armónica diferente. Dependeen un determinado instante. principalmente de la naturaleza de la fuente sonora y del grado de complejidad de la onda respectiva. Al sonido-Amplitud: Es la máxima elongación o principal se le denomina fundamental; este vaseparación de la posición de equilibrio. Se acompañado de sonidos secundarios que se leexpresa en unidades de longitud. superponen. Si los sonidos secundarios constituyen una frecuencia múltiplo de la frecuencia fundamental, se les-Ciclo de vibración: Tiempo en que la denomina sonidos armónicos.vibración completa un ciclo, o sea, vuelve asu posición de equilibrio. -Reflexión: Es la propiedad que se manifiesta cuando una onda (onda incidente) choca contra una superficie de-Vibraciones Periódicas: Es cuando todos separación (medio reflector) de dos medios diferentes, eslos ciclos tienen la misma duración. decir, es una desviación que experimenta la onda al incidir contra una superficie con una densidad tal que no-Periodo (T): El tiempo que emplea el le permita atravesarlo. Así, la fracción de la energía quecuerpo en completar un ciclo. Se mide en porta la onda reflejada es grande si la superficie es rígidaseg. y lisa, y si la superficie es suave e irregular, la energíaPeriodo de la onda=Periodo de cada particula reflejada es menor. La onda conserva sus características, pero la amplitud puede bajar. En el caso del sonido, la-Frecuencia (f): Cantidad de ciclos, en reflexión determina el eco y la reverberación.cierta cantidad de tiempo. Se midegeneralmente en herzt, que quiere decir -Eco: El oído diferencia entre dos sonidos si el intervalociclos por segundo. de tiempo entre la percepción de uno y otro es superior aFq onda = Fq de cada particula 0.1 seg; por lo tanto, para percibir eco, el sonido deberá recorrer 34m. Luego, el obstáculo debe estar al menos a 17 mt para que se produzca el eco monosílabo. Si la 1-Relaciones entre T y f: T α distancia es un poco mayor de 17 mt el sonido reflejado f podría perturbar el sonido emitido, produciéndose un Tf = 1 eco nocivo. No obstante, si el sonido reflejado se sobrepone al emitido, entonces el eco es útil.
  2. 2. -Reverberación: Son extensiones del sonido -Refracción: Si una onda viajera se encuentra con unpercibido, debido a las sucesivas medio de distinta densidad, y que le permite seguirreflexiones que se generan, por esto un propagándose, puede sufrir la variación de la velocidad yreceptor percibe el sonido un poco más eventualmente cambio de dirección. En el caso dellargo debido al acoplamiento de reflexiones sonido, una diferencia en la temperatura del aire permiteprovenientes desde distintos puntos. El que este se comporte como si fuesen medios diferentes.tiempo de reverberación está asociado al Por ejemplo, en un día frío o durante la noche, cuando latiempo en el que un sonido decae hasta que capa de aire próxima al suelo está más fría que el aire deya no es audible. más arriba, la rapidez del sonido cerca del suelo se reduce, por lo cual es posible escuchar a distancias-Transmisión: El sonido se trasmite por mayores.medios materiales a distintas velocidades,mediante la vibración de moléculas del -Difracción: La difracción se produce en todas las ondas.medio, producto de la vibración de la Es alteración en la propagación de una onda cuandofuente. Mientras más denso el medio, encuentra algún obstáculo pudiendo sortearlo. Estamayor rapidez de propagación. En el propiedad es de gran importancia en las ondas sonora,proceso de transmisión, las moléculas de puesto que la presencia de objetos en su trayecto desvíaaire no se trasladan de un lugar a otro, sino la onda. El sonido se caracteriza por la alta capacidad deque vibran en su posición de equilibrio difractarse, generando, a su vez, otros efectos de quiebretransmitiéndose así, la energía liberada al de ondas, lo que mejora su percepción.emitir el sonido. Para que se transmita en elaire, deben existir zonas de compresión y -Interferencia: Cuando se emiten ondas desde dos puntosrarefacción. En el vacío el sonido no se diferentes, al encontrarse se superponen, generándosepropaga. La eficiencia de la transmisión zonas de refuerzo (int. constructiva) y zonas dedepende inversamente de la frecuencia, a anulación (int. destructiva).mayor frecuencia, menor eficiencia, ya quelas altas frecuencias se pierden por la -Fisiología del oído:distancia. La velocidad de transmisión Pabellon → Canal → Timpanodepende de propiedades físicas del medio, yno de la frecuencia ni la amplitud. ↓ Coclea ← Ventana Oval ← Huesillos-Elasticidad: Propiedad de recuperar suforma, después de una deformación. En un ↓medio elástico las moléculas están muy Mb. Basilar → Org. de Corti → Nerviocerca y reaccionan rápidamente a laperturbación. A mayor elasticidad, mayor El sonido ingresa al pabellón y pasa al canal auditivo. Alvelocidad. llegar al tímpano, como es una membrana elástica, lo hace vibrar. Esta vibración hace que el martillo, yunque-Densidad: Mientras más moléculas y estribo vibren, los que amplifican hasta 40 veces eldisponibles para propagar el sonido mayor sonido, por palanca, y hacen que vibre la ventana oval,velocidad. que después se transmite al líquido dentro de la coclea o caracol, y después a la membrana basilar. Así se-Temperatura: A estimulan las terminaciones nerviosas del órgano demayor temperatura, v = (331 + 0.6t ) m Corti, lo que genera el impulso nervioso que pasa al smayor velocidad. nervio auditivo, que viaja hasta el encéfalo.-Absorción: Los materiales blandos y de -Perdidas de Audición y Contaminación Los sonidosbaja densidad absorben el sonido con lo que fuertes pueden causar pérdida de sensibilidad auditiva,disminuye la reflexión. Esto por que por lo ya que destruyen las células del oído interno, que no segeneral poseen numerosas cavidades con regeneran. La sordera se puede producir por problemasaire, y el sonido se refleja en su interior sin del nervio acústico, fallas de las células ciliadas alsalir. Mientras mayor sea la frecuencia, interior de a coclea, o por huesillos soldados. También,mejor es la absorción del sonido. por virus, accidentes o explosiones. La presbicusia es la perdida natural de la audición por vejez. La-Atenuación: Disminución de la intensidad contaminación acústica se refiere al ruido. Se consideradel sonido por la distancia. Se debe a que el contaminante, y puede producir efectos fisiológicos ymedio de propagación va absorbiendo parte psicológicos nocivos, como la pérdida de audición ede la energía sonora durante la propagación. irritabilidad exagerada. Se consideran los 50 dB como elAsí la amplitud decrece, pero el periodo y límite superior deseable.la frecuencia se mantienen constantes. -Rango de audición: 16-20.000 Hz
  3. 3. Ondas y Sonidos -Según la dirección del movimiento de las partículas:-Onda: Perturbación que se propaga en -Ondas Longitudinales: La dirección de propagaciónalgún medio (sólido, líquido, gas), desde la coincide con la oscilación. El sonido se propaga en elperturbación (foco) hacia otras regiones del aire como una onda longitudinal.medio (movimiento oscilatorio). Es un trende pulsos o pulsos sucesivos. Si se realiza Ondas Transversales: La dirección de propagación esen tiempos iguales es una onda periódica. perpendicular al de la oscilación.Cabe destacar que las ondas son portadorasde energía, pero no de materia. -Según el sentido de propagación:-Longitud de onda (λ): Distancia que -Ondas estacionarias: Son las que viajan en ambosrecorre una onda en un periodo. También sentidos, como limitadas entre dos extremos. La ondapuede definirse como la distancia existente viajera se refleja invertida respecto a la incidente en elentre dos partículas consecutivas en igual extremo de un medio dado. Así, se superponen y parececondición de fase una onda fija. Cada punto oscila con una amplitud fija. Los puntos estacionarios donde la amplitud es nula, son-Velocidad de propagación: Depende de la los nodos y zonas con máxima amplitud, son losnaturaleza del medio, elasticidad y antinodos. Los nodos se encuentran a una distancia igualdensidad. Luego, la velocidad de a media longitud de onda λ/2, uno de otro. El número depropagación está dada por: antinodos es inferior en una unidad al número de nodos. La energía no se propaga libremente, sino que esta confinada en una región del espacio. La amplitud de vibración de las moléculas del medio permanece constante mientras siga perturbándose exteriormente,Lo que caracteriza a cada onda es su sino la amplitud decrece con el tiempo.frecuencia (si se cambia, cambia la onda),por tanto cualquier cambio de velocidad setraduce como un cambio de λ.-Amplitud: Distancia de la posición deequilibrio, a la altura máxima de una cresta.Es la elongación máxima que alcanza unapartícula en el medio de una vibración.Energia α A -Ondas viajeras o progresivas: Son las que se propagan-Clases de onda en un sentido único, desde una fuente. Su amplitud disminuye a medida que transcurre el tiempo.-Según la naturaleza: -Onda sonora: Las ondas sonoras son ondas mecánicas,Ondas mecánicas: Son las que se propagan periódicas y longitudinales que se transmite cuando elpor medios materiales. Para que se cuerpo vibrante comprime y descomprime el aire de supropague la onda, es necesaria la elasticidad entorno.del medio. Se generan por perturbacionesmecánicas como golpes. -Condiciones para que se genere el sonido: Un cuerpo vibrante, un medio elástico en que el sonido seOndas electromagnéticas: Se generan po la propague, una frecuencia en un rango audible, la entreoscilación del campo eléctrico y magnético, 16 Hz y 20.000 Hz, oído en buenas condiciones delos que son inseparables. No requieren de recepción.un medio material de propagación, aunqueeventualmente pueden hacer uso de él. Velocidad de propagación: Los sólidos, líquidos y gases,-Según la periodicidad de la fuente que la constituyen medios elásticos propicios para laorigina: propagación de ondas longitudinales. No obstante, las ondas transversales no pueden propagarse en fluidos porOndas periódicas: Se producen de manera necesitar estos medios, de fuerzas tangencialesconstante, la misma onda se repite en el recíprocas que se opongan al desplazamiento de lasmismo tiempo. moléculas, y de las fuerzas elásticas necesarias que lleven las partículas de nuevo a su posición deOndas no periódicas: No se repiten de igual equilibrio.forma en el mismo tiempo.
  4. 4. -Resonancia: Todo objeto tiene su -Aplicaciones de Ultrasonido: En ecografía, se observafrecuencia natural de vibración, que el interior del cuerpo, mediante una onda que refleja losdepende de la forma, el tamaño y el órganos internos y permite visualizar en una pantalla lamaterial de construcción. Cuando la imagen de los mismos. A diferencia de los rayos X, estafrecuencia externa con la que se le hace técnica permite observar en forma permanente lo quevibrar es la mima, la amplitud es máxima, sucede al interior del cuerpo, detectando losasí puede decirse que es un refuerzo de movimientos que ocurren en los órganos observados.amplitud, que se produce al acoplarse el Otras aplicaciones se ven en los radares, sonares, ysonido de una frecuencia con otro muy ondas de murciélagos o ecolocalización.similar. -La cuerda vibrante: El tono depende de la longitud de la-Efecto Doppler: Este efecto en que se cuerda y de la tensión y su tensión. Mientras menor elperciben frecuencias aparentemente largo más agudo, y mientras mas tenso, más agudo, ydiferentes por un receptor, respecto a la mientras mayor sea la densidad lineal, mayor frecuenciaemitida por la fuente. Esta genera un si la tensión es constante.cambio de tono del sonido. La frecuencia Tension ⋅ ρcon que se percibe un sonido depende de la Altas Frecuencias α Longitudvelocidad relativa entre el emisor y elreceptor. La diferencia obedece a que al -Superposición de ondas: Al chocar dos o más ondas seaproximarse la fuente sonora, se genera una suponerponen, y la elongación de la onda resultante escompresión de las ondas, traducida en un igual a la suma algebraica de todas las componentes delaumento de la frecuencia, por lo que el punto. Después, cada una sigue igual, conservando sussonido tiende a ser más agudo. Sin propiedades, o sea, las ondas son iguales antes, yembargo, cuando la fuente sonora se aleja, después de la superposición.las ondas se descomprimen y por lo tanto,la frecuencia de percepción se hace menor, -Onda estacionaria en cuerda vibrante: La superposiciónes decir, el sonido tiende a ser más grave. de las ondas en una cuerda vibrante, dará origen a unaSi aumenta la diferencia de velocidades, el onda estacionaria. Así encontraremos nodos (puntos sinefecto se percibe más notoriamente. vibración) y antinodos (Amplitud máxima). Entonces laEl efecto Doppler no solo ocurre con el distancia entre dos nodos será λ/2 y la amplitud de lasonido, sino también con cualquier tipo de onda estacionaria será 2A. Además, el extremo de laonda, incluso con la luz, y se llama cuerda también es un nodo. La amplitud de oscilacióncorrimiento al rojo. depende de la distancia al nodo más cercano. -Modos Normales de vibración: Son las diferentes formas en que puede vibrar una cuerda, generando ondas estacionarias. Cada modo tendrá una forma y sonido característico, dado por la frecuencia con la que vibra. La mínima frecuencia se llama frecuencia fundamental o f0, y si vibra con ella, se ha establecido su modo fundamental de vibración. La frecuencia de los demás nodos son múltiplos enteros de f0, y se llaman armónicos. f n = n ⋅ f 0 f v ± vo = f v ± vfv = velocidad de la onda 2Lv 0 = velocidad del observador Así la longitud de onda será λ = nv f = velocidad de la fuentef =frecuencia aparente -Relación Longitud y tensión con su frecuencia: En el caso de los instrumentos de cuerda, la velocidad def=frecuencia real emitida propagación está dada por:v 0 = + se acerca / - se aleja de la fuentev f = + se aleja / - se acerca al observador
  5. 5. -Interferencia: Es cuando dos ondas de igual frecuencia y en igualdad de fase se superponen en unmedio, se produce una alternancia de máximos (zonas de interferencia constructiva) y mínimos(zonas de interferencia destructiva) de amplitud de vibración. En las zonas constructivas se alcanzael máximo volumen y en las destructivas, silencio.-Pulsaciones entre dos tonos de frecuencia similar: La frecuencia de las pulsaciones depende de ladiferencia existente entre las frecuencias de cada una de las dos ondas que se superponen. Mientrasmayor sea su diferencia, mayor será la frecuencia de sus pulsaciones, y a medida que ambasfrecuencias se hacen más cercanas, la frecuencia de la pulsación disminuye. La frecuencia de lapulsación se puede expresar de la siguiente forma. f p = f1 − f 2A medida que aumenta la diferencia entre las frecuencias de ambas ondas, disminuye el periodo conque la onda resultante alcanza su máxima amplitud, de modo que el fenómeno de las pulsacionescomienza a hacerse cada vez, más difícil de percibir por el oído humano.Es importante no confundir frecuencia de la pulsación con la frecuencia de la onda resultante.Mientras la frecuencia de a pulsación corresponde a la diferencia de las frecuencias de las ondascomponentes, la frecuencia de la onda resultante se calcula como el promedio de las frecuencias delas ondas componentes. reigen_ Fmat 2007Fuentes:http://www.educarchile.clhttp://www.psu-unab.cl/Fisica. Editorial Santillana. 2006.

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