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Capitulo 5 Ondas y Sonido
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Ondas
• Que son ondas? Las ondas envuelven vibración
y oscilación de algún tipo.
• El tocar la superficie del agua causa ondas en
círculos viajando desde el origen hacia afuera
• Nuestros oídos son receptores de oscilaciones
de moléculas en forma de sonido
• La ondas también tienen energía pero no tienen
masa, son bandas comprimidas de energía
• Un sonido agudo de una bocina es capaz de
romper una copa de vidrio

3. Tipos de ondas
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Ondas
• Un disturbio viajante que consiste de
vibraciones coordinadas que transmiten
energía sin movimiento neto de la materia
• El sonido, las ondas de agua y otros tipos
similares de ondas consisten de vibración de
materia, en la mayoría de los casos la materia
es agua o aire.
• Esa substancia por la cual viaja la onda se le
conoce como medio de transporte de la onda.
• Estas partículas vibran por ese medio de un
modo coordinado para formar la onda.
• Si no hay materia no viaja la onda

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Ondas
• Las ondas que vibración requieren un medio
para desplazarse.
• Como el sonido, ondas de agua, una onda a
través de una cuerda y otros son ejemplos de
ondas que no pueden existir en un vacio.
• En un vacio no hay materia
• Por otra parte las ondas de luz, radio,
microondas y rayos X si pueden viajar a través
del vacío por que no requieren un medio para su
propagación. Véase Ondas Electromagnéticas

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Ondas
• Las ondas se transportan en una gran variedad
de substancias tales como
• Gases – sonido
• Líquidos – ondas
• Sólidos – ondas sísmicas
• Algunas trabajan en forma lineal como el caso
de la cuerda. Otras trabajan superficial como en
el agua y otras trabajan a través del espacio en
cualquier dimensión como el sonido.

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Tipos de Onda
• La ondas las podemos identificar por onda
de pulso y onda continua.
• Una explosión, un flash, una ola, los
latidos del corazón son ejemplos de de
pulso.
• La vibración de una cuerda, la luz, del sol
son ondas continuas.

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Tipos de onda
• También podemos clasificar las ondas por su
orientación de oscilación de onda.
• Onda Transversal
– Donde la onda oscila de forma perpendicular a la
dirección de onda
• Ondas en una Cuerda, ondas electromagnéticas, ondas
sísmicas
• Onda Longitudinal
– Onda en la cual las oscilaciones van a lo largo de el
viaje de onda
• Sonido en el aire

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Diagrama de la onda
• Amplitud (Amplitude): es el máximo
desplazamiento de puntos en una onda,
medida desde un punto equilibrado
• Es la distancia máxima del pico de una
onda o de un valle de una onda
• Esta puede ser uno pocos milímetros
como también metros de distancia
• Cuando escuchamos sonidos a mayor
amplitud mas fuerte será el sonido

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Diagrama de la onda
• Largo de onda (wavelengh): es la distancia
entre dos picos sucesivos en una onda.
Tambien pueden medirse entre dos valles. Su
símbolo es conocido como lambda (λ)
• El largo de onda del sonido puedes ser
escuchado por los humanos desde 2cm a 17
metros.
• Cualquier segmento de la onda que compete su
largo se le conoce como un ciclo de onda
• La amplitud y largo de onda son funciones
independientes de una onda

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Diagrama de onda
• Frecuencia (Fecuency): el numero de ciclos de onda
pasando por un punto por unidad de tiempo. Mejor
conocido como oscilaciones por segundo.
• Su símbolo es f
• La frecuencia se mide en Hertz o segundos -1
• Bajo condiciones ideales una persona podría escuchar
sonidos con frecuencias entre 20Hz a 200 Hz.
• La frecuencia es mas conocida en casos por ejemplo
cuando hablamos de las radio emisoras. Las radio
emisoras transmiten en kilohertz (kHz) en AM o en
megahertz (mHz) en FM.

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Ondas
Compresión

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Longitudinal vs Transvensal

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Velocidad de onda
• La velocidad de onda es la rapidez del
movimiento del disturbio.
• Para calcular la velocidad de sonido
utilizaremos la formula
• v = k x √T donde k es la constante del medio en
donde viaja la onda característico de cada
materia. T es la temperatura en kelvin
• Para el caso de una onda viajando por el aire
seria v = 2.01 x √T

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Velocidad de onda
• La velocidad de onda, su largo de onda y su
frecuencia están relacionadas una a la otra en un
modo simple.
• La velocidad de onda es igual al numero de ciclos
por cada segundo a través de un punto y
multiplicado por el largo de cada ciclo.
• Velocidad de onda = numero de ciclos X largo de
cada ciclo
• Si lo vemos como formula diríamos que
• La velocidad continua es igual al producto de
frecuencia de la onda por el largo de onda
v = f λ

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Tipos de Sonido
• Sonidos del rango auditivo del ser humano van entre los
20 a 20,000 Hertz .
• Infrasonidos, poseen frecuencias menores de 20 Hertz.
Los elefantes y las ballenas logran llegar a esas
frecuencias.
• Ultrasonidos, Sonidos con frecuencias mayores de
20,000 Hertz. Los gatos murciélagos, perros, ratones
logan llegar a esas altas frecuencias

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Aspectos de Propagacion
• Reflexion
• Effecto Doppler
• Bow Waves & Shock waves
• Difraccion
• Interferencia

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Reflexion
• Una onda hace reflexión cuando se
encuentra con un obstáculo durante su
recorrido
• Lo podríamos ver como un rebote de la
onda con el obstáculo, barrera o cualquier
otra cosa

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Reflection

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Efecto Doppler
• Se define como un aparente cambio en la
frecuencia de onda debido al movimiento
de la fuente de la onda o el receptor

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Doppler

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Difracción
• Este efecto se ve cuando la onda encuentra
una barrera con un Gap de por medio, esta
onda pasa por ese gap y se esparce hacia
todos lados.
• Un ejemplo sería cuando el sonido de la TV
pasa por la puerta del cuarto y luego se
esparce a todas partes después de la puerta.
• Gap es un espacio o un vacio

24. Difracción
Difracción
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Gap

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Interferencia
• Se alcanza cuando dos ondas continuas
con amplitud y frecuencia similares se
encuentran en un mismo punto.
• Esto lo vemos por ejemplo cuando se
escuchan dos estaciones de radio en la
misma frecuencia
• Sucede en los hospitales cuando la señal
de los celulares afecta lo equipos
electronicos

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Bow waves & Shock waves
• Cuando la fuente o origen de la onda viaja
mas rápido que la onda.
• La podemos ver en la estela en forma de
V que dejan los botes cuando navegan
• Los aviones cuando rompen la barrera del
sonido crean un Shock wave en su parte
trasera.

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Sonido
• La experiencia mas común de sonido se obtiene
con el aire, pero el sonido se transporta también
por los líquidos y por los sólidos.
• Cuando hablamos podemos sentir nuestro
sonido por nuestros tejidos y por nuestros
huesos.
• La velocidad del sonido depende de la
consistencia de la materia y de los enlaces de
sus partículas
• A mayor consistencia mas rápido viaja

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Sonido
• La velocidad del sonido es mayor en
líquidos y sólidos en comparación de los
gases. Esto se debe a los fuertes enlaces
entre sus moléculas.
• El sonido que viaja en los gases y
líquidos, viaja en forma longitudinal,
mientras que en los sólidos viaja en forma
longitudinal o transversal

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Sonido
• Los sonidos son causados por vibración.
• Cualquier cosa que vibre y logre vibrar las
partículas a su alrededor lograra ondas de
sonido.
• La presión del aire durante un sonido es
mayor a la presión atmosférica debido a
que en cada compresión de onda las
partículas son comprimidas entre ellas.

30. Compresión y Rarefacción
• Las bandas obscuras o los picos de las
ondas son la compresión
• Los espacios vacios es rarefacción
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Clasificación
• Los sonidos son clasificados por la forma
de su onda, por su frecuencia y largo de
onda.
– Sonido Puro
– Tono Complejo
– Ruido
– Infrasonido
– Ultrasonido

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Tipos de sonido
• Tono puro, Sonido de forma senoidal. Lo
podemos ver cuando se logra una nota
constante en un silbido o un instrumento.
• Complejo, es en forma repetitiva logrando
un patrón pero no de forma senoidal
• Ruido, son ondas aleatorias que no son
repetitivas o forman un patrón

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Sonidos
Puro
Complejo
Ruido

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Producción del Sonido
• El sonido es producido cuando vibraciones
causan variación de presión en el aire.
• Una placa, una membrana una cuerda una
barra que vibre causara sonido.
• El cono de una bocina vibrando, un plato de una
batería, el cuero de un tambor vibran para crear
sonido
• Una campana, un triangulo, los xilófonos en fin
todos los instrumentos de percusión producen
sonidos por vibración

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Producción de Sonio
• Los violines, las guitarras y pianos son
ejemplos de cuerdas que vibran.
• Los instrumentos de cuerda como la
guitarra tienen un puente en madera al
final para recoger esa vibración y pasarla
al cajo de la guitarra, de ese modo el
sonido se amplifica.

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Producción del sonido
• En los instrumentos de viento tales como
la flauta trompeta son otra manera de
vibración para producir sonido.
• Pulsos de presión se mueven a lo largo
de tubo del instrumento dado que el
músico constantemente lleva esas
vibraciones fuera del instrumento,
creando la música que creamos.

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Creación del sonido
• En el ser humano el aire pasa por las
cuerdas vocales creado los sonidos que
hacemos a la velocidad que le demos al
aire desde nuestros pulmones.
• Al inhalar helio nuestra voz se escucha
mas aguda y eso se debe a que en el
helio el sonido viaja mas rápido que en el
aire.

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Percepción del sonido
• El sonido se clasifica en tres categorías
– Pitch, esta percepción de cuan alto o bajo es
el sonido
– Intensidad (Fuerza, intensidad, volumen),
propiamente se describe
– Calidad del Tono, es la particularidad de
poder distinguir entre dos sonidos diferentes.

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Pitch
• Este depende completamente de la
frecuencia de la onda. A mayor frecuencia
mayor es el pitch.
• Un soprano tiene un pitch alto, mientra
que un tenor con voz grave tiene un pitch
bajo.

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Intensidad y Amplitud
• Se determina por la amplitud de la onda de sonido
• A mayor amplitud mayor será ese fuerza o volumen de
onda de sonido. A mayor presión de sonido mayor será
el nivel del sonido.
• Estas se miden por unidades de decibeles dB mejor
conocida como la unida estándar para medir el nivel de
sonido
• Decibelio (dB) es la unidad relativa empleada en
acustica y telecomunicación para expresar la relación
entre dos magnitudes, acústicas o eléctricas, o entre la
magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.

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Loudness
• Un sonido puede distinguirse de otro solo por
sus dB.
• El nivel de sonido mas bajo podría escucharse
bajo condiciones ideales a cero dB como lo
seria frotar la piel, mientras a 120 dB seria un
sonido intolerable o ensordecedor similar a la
turbina de un jet en despegue.
• Para que un sonido sea notable debe alcanzar 1
dB
• Si dos sonidos son combinados a dB similares
el aumento entre ellos no hace mucha
diferencia.

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Calidad de tono
• La calidad del tono es lo que diferencia cada
sonido con el resto de los demás, así como nos
identificamos cada uno por nuestra vos
asimismo identificamos cada instrumento
• Esta depende de la forma de su onda, si dos
sonidos tienen diferentes formas de onda
entonces la podemos diferenciar
• La forma mas simple de onda seria la del tono
puro que tiene forma senoidal.

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Calidad del tono
• Cualquier forma de tono complejo seria la
combinación de dos o mas ondas senoidales
con amplitudes definidas
• Estas ondas complementan lo que llamaremos
harmónica
• Las frecuencias de una armónica son múltiples
números de frecuencias en un onda compleja.
• Esto significa que cualquier tono complejo es la
combinación de tonos puros llamados
harmónica.

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Calidad del tono