Son organizadores gráficos referentes a sonido, cualidades del sonido, ejercicios; efecto Doppler.

1. LICEO LOS ÁLAMOS
NOMBRE:Esther María Alarcón García
CURSO:1 ero Bachillerato
ASIGNATURA: Física
FECHA DE REALIZACIÒN: 25 de junio de 2020
TEMA: Ondas mecánicas y sonido
v
Sonido
¿Cómo se produce el sonido?
Consiste en la propagación de la
vibración de un cuerpo elástico,a
través de un medio material y no se
puede propagar en el vacío.
Elementos del sonido
 Un foco emisor que produzca la
emisiones
 Un medio material elástico que
las propaga
 Un detector, como el oído
Clasificación de los sonidos
 Infrasonido: Las ondas
sonoras cuya frecuencia es
menor de 20𝐻𝑧.
 Sonidos audibles: Aquellas
ondas sonoras cuya frecuencia
está comprendida entre 20𝐻𝑧 a
200000𝐻𝑧.
 Ultrasonido: Las ondas
sonoras cuya frecuencia es
mayor que 20𝑘𝐻𝑧.
Velocidad de propagación del sonido
Se propaga por medios materiales,lo hace tridimensionalmente,es decir la
propagación llega a cualquier punto del espacio.
Velocidad del sonido en los
solidos
En los sólidos, la velocidad
del sonido está dada por: 𝒗 =
√
𝑬
𝝆
Velocidad de sonido en los líquidos
La velocidad del sonido es igual a la raíz
cuadrada del módulo de compresibilidad
entre densidad.
𝒗 = √
𝜿
𝝆
Velocidad del sonido en gases
La ecuación de la velocidad del
sonido es la siguiente:
𝒗 = √
𝜸 𝑴𝑻
𝑴
Velocidad del sonido en el aire
Cuando el sonido viaja por el aire, la
relación entre su velocidad y la
temperatura es:
𝒗 = (
𝟑𝟑𝟏𝒎
𝒔
)√
𝑻
𝟐𝟕𝟑𝑲

2. Ejercicio 1
Calcular la velocidad del sonido en el cobre, cuyo módulo de Young es 𝟏, 𝟏 × 𝟏𝟎 𝟏𝟑 𝑷𝒂, si su densidad es 𝟖, 𝟗𝟐 × 𝟏𝟎 𝟑 𝒌𝒈/𝒎 𝟑.
Datos:
𝐸 = 1,1 × 1011 𝑃𝑎
𝜌 = 8,92 × 103 𝑘𝑔/𝑚3
𝑣 =?
Formula:
𝑣 = √
𝐸
𝜌
Cálculos:
𝑣 = √
𝐸
𝜌
𝑣 = √
1,1 × 1011 𝑃𝑎
8,92 × 103 𝑘𝑔/𝑚3
𝑣 = 3511,7𝑚/𝑠

3. Interpretación:En el cobre, la velocidad del sonido es 3511,7m/s
Hallar la velocidad del
sonido en el mercurio, que
tiene un módulo de
compresibilidad de 2,8 ×
1010 𝑃𝑎 si su densidad es
1,36 × 104 𝑘𝑔/𝑚3.
Datos:
𝑘 = 2,8 × 1010 𝑃𝑎
𝜌 = 1,36 × 104 𝑘𝑔/𝑚3
𝑣 =?
Formula:
𝑣 = √
𝐾
𝜌
𝑣 = √
𝐾
𝜌
𝑣 =
2,8 × 1010 𝑃𝑎
1,36 × 104 𝑘𝑔/𝑚3
𝑣 = 1434,9𝑚/𝑠
En el mercurio, la velocidad del sonido es 1434,9m/s
Ejercicio 2

4. Ejercicio 3
Para el hidrogeno, la
constante adiabática es
𝜸 = 𝟏, 𝟒 y la masa
molecular es 𝑴 =
𝟎,𝟎𝟐𝒌𝒈
𝒎𝒐
.
Calcular la velocidad del
sonido en el hidrogeno a
𝟐𝟎°𝑪.
Datos:
𝛾 = 1,4
Μ = 0,02𝑘𝑔/𝑚𝑜𝑙
𝑅 =
8,314𝐽
𝑚𝑜𝑙
𝐾
𝑇 = 20°𝐶
𝑣 =?
Formulas:
𝑇 = °𝐶 + 273
𝑣 = √
𝛾𝑅𝑇
𝑀
Cálculos:
𝑇 = °𝐶 + 273 𝑣 = √
𝛾𝑅𝑇
𝑀
𝑇 = 20 + 273 𝑣 = √
(1,4)(
8,314𝐽
𝑚𝑜𝑙𝐾
)(293𝐾)
0,02𝑘𝑔/𝑚𝑜𝑙
𝑇 = 293𝐾 𝑣 = 413𝑚/𝑠
Interpretación:En el
hidrogeno a 20°𝐶, la
velocidad del sonido es
413𝑚/𝑆

5. Datos:
𝑇1 = −5°𝐶 = 268𝐾
𝑇3 = 69°𝐹 = 293,6𝐾
𝑣 =? Formula:
𝑣 = (
331𝑚
𝑠
)√
𝑇
273𝐾
Determina la velocidad del sonido
en el aire a las siguientes
temperaturas;
a) −𝟓℃
b) 𝟐𝟖𝟖𝑲
c) 𝟔𝟗℉
Cálculos:
Si 𝑇1 = −5℃ Si𝑇2 = 288𝐾 Si𝑇3 = 69℉
𝑣1 = (
331𝑚
𝑠
)√
𝑇1
273𝐾
𝑣2 = 𝑛(
331𝑚
𝑠
)√
𝑇2
273𝐾
𝑣3 = (
331𝑚
𝑠
)√
𝑇3
273𝐾
𝑣1 = (
331𝑚
𝑠
)√
268𝐾
273𝐾
𝑣2 = 𝑛(
331𝑚
𝑠
)√
288𝐾
273𝐾
𝑣3 = (
331𝑚
𝑠
)√
293,6𝐾
273𝐾
𝑣1 = 328𝑚/𝑠 𝑣2 = 340𝑚/𝑠 𝑣3 = 343,3𝑚/𝑠
Interpretación:La velocidad del sonido en el
aire a −5℃, 288𝐾 y 69𝐹 es igual a 328𝑚/𝑠,
340𝑚/𝑠 y 342𝑚/𝑠, respectivamente
Ejercicio
4
Ejemplo
Grafico

6. Cualidades físicas del sonido
Intensidad
Se define como la energía transmitida por la onda sonora que atraviesa la unidad de superficie en cada unidad de tiempo
En el Si la intensidad sonora se mide en
𝐽
𝑚2 𝑠
𝑜 𝑊/𝑚2
.
Cuanto mayor sea la amplitud de la onda , mayor será su intensidad.
Refracción
Es el fenómeno por el cual las ondas sonoras cambian de velocidad y dirección cuando pasan de un medio a otro. También puede produc irse
dentro de un mismo medio, cuando las características de este nos son homogéneas.
Una reflexión devuelve el sonido al suelo permitiendo que sea oído a grandes distancias.
Reverberación
Es un fenómeno derivado de la reflexión del sonido, se produce en lugares cerrados, amplios y vacíos. Consiste en una ligera prolongación del
sonido una vez que se ha extinguido el original, debido a las ondas reflejadas. Estas ondas reflejadas sufrirán un retardo no superior a 0,1𝑠.
Eco
El sonido se refleja y vuelve al mismo medio elástico después de chocar contra superficies reflectoras. Si el sonido es intenso y la superficie
reflectora esta lo suficientemente alejada un mismo observador puede percibir, por separado, el sonido emisor y el reflejado.
Tono
Determina que un sonido sea agudo o grave según su valor.
 Sonidos graves: de 20𝐻𝑧 a 256𝐻𝑧
 Sonidos medios: de 256𝐻𝑧 a 2000𝐻𝑧
 Sonidos agudos: 2000𝐻𝑧 a 16000𝐻𝑧
Timbre
A través del timbre somos capaces de diferenciar, dos sonidos de igual frecuencia fundamental e intensidad.
Es la cualidad del sonido que permite distinguir la misma nota musical, producida por dos instrumentos musicales distintos.

7. Reflexión
Una onda se refleja cuando topa con un obstáculo que no puede traspasar ni rodear. No todas las ondas tienen el mismo comportamiento, las
bajas frecuencias tienen una longitud de onda muy grande, por lo que son capaces de rodear la mayoría de obstáculos.
Ejercicio
1
Si un aparatodomestico
produce durante su
funcionamiento una sensación
sonorade 𝟓𝟎𝒅𝑩. ¿Cuáles la
intensidad delsonido que le
corresponde?
Formula:
𝛽 = 10 log
Ι
Ι0
Datos:
𝛽 = 50𝑑𝐵
Ι =?
Cálculos:
𝛽 = 10 log
Ι
Ι0
50 = 10 log
Ι
10−12
5 = log Ι − log(10−12)
5 + (−12) = log Ι
−7 = log Ι
10−7 = Ι
Interpretación: La
intensidad del
sonido es de
10−7
𝑊/𝑚2

8. Ejercicio 2
Un altavoz tiene una potencia de 120𝑊
¿Cuál es la sensación sonora a 50𝑚 del
aparato?
Formulas:
Ι =
𝑃
4𝜋𝑅2
𝛽 = 10 log
Ι
Ι0
Datos:
𝑃 = 120𝑊
𝛽 =?
Calculo:
Ι =
𝑃
4𝜋𝑅2
𝛽 = 10 log
Ι
Ι0
Ι =
120𝑊
4𝜋(50𝑚)2
𝛽 = 10 log
3,82 × 10−3 𝑊/𝑚2
10−12 𝑊/𝑚2
Ι = 3,82 ×10−3 𝑊
𝑚2
𝛽 = 95,8𝑑𝐵
Interpretación:La
sensación sonora a
50𝑚 del altavoz es de
95,8 dB

9. Ejercicio 3
Dos sonidos de
50dB y 60dB se
emiten
simultáneamente.
Calcular la sonoridad
resultante.
Datos:
𝛽1 = 50𝑑𝐵
𝛽1 = 60𝑑𝐵
𝛽Γ =?
Calculo:
Ι1 = Ι010 𝛽/10 Ι2 = Ι0Ι010 𝛽/10
Ι1 = 10−121050/10 Ι2 = 10−121060/10
Ι1 = 10−12105 Ι2 = 10−12106
Ι1 = 10−7 𝑊/𝑚2 Ι2 = 10−6 𝑊/𝑚2
ΙΓ = Ι1 + Ι2 𝛽Γ = 10log
Ι
Ι0
ΙΓ =
10−7 𝑊
𝑚2
+ 10−6 𝑊/𝑚2 𝛽Γ = 10log
1,1×10−6
10−12
ΙΓ = 1,1 × 10−6 𝑊/𝑚2 𝛽Γ = 60,4𝑑𝐵
Interpretación:
La sonoridad
resultante es de
60,4𝑑𝐵
Formulas:
𝛽 = 10 log
Ι
Ι0
⇒ Ι =
Ι010 𝛽/10
Ι 𝑇 = Ι1 + Ι2

10. ElefectoDoppler
Este fenómeno descrito por primera vez por el científico Austriaco
del siglo XIX Christian Doppler, se llama efecto Doppler.
Se le llama efecto Doppler a las variaciones aparentes de la
frecuencia de una onda cualquiera causadas por el movimiento de la
fuente emisora del receptor o de ambos.
La fórmula que permite calcula la
frecuencia percibida es:
𝒇 𝒓 = 𝒇 𝒆(
𝒗 𝒔 ± 𝒗 𝒓
𝒗 𝒓 ∓ 𝒗 𝒔
)
𝑓𝑟 Es la frecuencia que percibe el observador
𝑓𝑒 Es la frecuencia real que emite la fuente
𝑣𝑠 Es la velocidad del sonido (340m/s)
𝑣𝑟 Es la velocidad del observador
𝑣𝑐 Es la velocidad de la fuente emisora

11. Ejercicio 1
La alarma de un carro que
esta estacionado emite
sonido con frecuencia de
44𝐻𝑧. El propietario del
carro se acerca corriendo
con una velocidad de 7𝑚/𝑠.
¿Con que frecuencia
percibe el sonido el
propietario?
Datos:
𝑓𝑒 = 440𝐻𝑧
𝑣𝑟 = 7𝑚/𝑠
𝑣𝑠 = 340𝑚/𝑠
𝑣𝑒 = 0𝑚/𝑠
𝑓𝑟 =?
Calculo:
𝑓𝑟 = 𝑓𝑒(
𝑣 𝑠+𝑣 𝑟
𝑣 𝑠−𝑣 𝑒
)
𝑓𝑟 = 440(
340 + 7
340 − 0
)
𝑓𝑟 = 449,6
Interpretación:
El dueño del carro
percibirá una frecuencia
de 449,6𝐻𝑧

12. Referencias Bibliográficas
Galindo, E. (2019). Física 1 (2nd ed.). Quito: AQORAS.
Ejercicio 2
La sirena de una
ambulancia, que viaja a
250𝐻𝑧. Una persona, que
viaja en una moto, se aleja
de la ambulancia con
velocidad de 17𝑚/𝑠. ¿Con
que frecuencia percibe el
sonido el motociclista?
Datos:
𝑓𝑒 = 250𝐻𝑧
𝑣𝑒 = 25𝑚/𝑠
𝑣𝑠 = 340𝑚/𝑠
𝑣𝑟 = 17𝑚/𝑠
𝑓𝑟 =?
Cálculos:
𝑓𝑟 = 𝑓𝑒(
𝑣𝑠 − 𝑣𝑟
𝑣𝑠 + 𝑣𝑒
𝑓𝑟 = 250(
340 − 17
340 + 25
)
𝑓𝑟 = 221,2
Interpretación:
El motociclista percibirá
una frecuencia de 221,1𝐻𝑧