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Física
“Sonido y acústica”
Requisito para nota final de periodo
Profesor: Manuel
Sogamoso Boyacá
2013
Física
“Sonido y acústica”
Profesor: Manuel
Trabajo como requisito para nota final del periodo
Sogamoso Boyacá
2013
Tabla contenido
 Acústica
¶. RAMAS DE LA ACUSTICA
¶AEROACUSTICA
¶ARQUEOACUSTICA
¶ACUSTICA EN FISICA
¶ACUSTICA ARQUITECTON...
ACÚSTICA
La acústica es una rama de la física interdisciplinaria que estudia el sonido, infrasonido y ultrasonido, es
deci...
RAMAS
Algunas ramas de la física acústica:
 Aero acústica: generación de sonido debido al movimiento violento en el aire....
NATURALEZA DEL SONIDO
Ondas Sonoras
El sonido es el resultado de una perturbación que se propaga en un medio elástico. Por...
denomina frecuencia de la onda. Se expresa en Hertz (Hz), es decir ciclos por segundo
(un ciclo es todo lo que sucede dura...
La descripción de las ondas senoidales que componen un sonido dado se denomina
espectro del sonido. El espectro es importa...
Por ejemplo. Sobre una superficie nevada, el sonido es capaz de desplazarse atravesando
grandes distancias. Esto es posibl...
Donde
 R es la constante de los gases,
 m es el peso molecular promedio del aire (R/m = 287 J/kg K] para el aire),
 κ e...
Donde ρ es la densidad del medio en kg/m3
Velocidad del sonido en los sólidos
La velocidad del sonido en el agua es de int...
La acústica es la ciencia que se ocupa de los fenómenos relacionados con el sonido. Como
hemos dicho anteriormente, el son...
 Duración: Nos permite distinguir la cantidad de tiempo que dura un sonido. Se mide en
segundos.
 Timbre: Es la cualidad...
Efecto doppler
El efecto Doppler, llamado así por Christian Andreas Doppler, consiste en la variación de la
longitud de on...
.En el caso del espectro visible de la radiación electromagnética, si el objeto se aleja, su luz se
desplaza a longitudes ...
Para producir los sonidos musicales es necesario tener una caja de resonancia,
donde las partículas del aire vibren con ma...
TUBOS SONOROS
En los instrumentos de viento tales como la flauta, la quena y el clarinete, o de
metal como el trombón, se ...
ln= 2L/n
Siendo la frecuencia para valores positivos de n igual a:
fn= n*v/2L
Las diferentes frecuencias de la onda estaci...
PREGUNTAS
¿Qué es eso del AM y FM?
¿Cómo funciona la radio?
Amplitud modulada
(AM) o (FM)
Modulación de amplitud
es un tip...
Una gran ventaja de AM es que su demodulación es muy simple y, por consiguiente, los
receptores son sencillos y baratos; u...
sintetizadores digitales y se convirtió en una característica estándar para
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El oído se divide en tres partes: Externo, Medio, Interno
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Física acústica

  1. 1. Física “Sonido y acústica” Requisito para nota final de periodo Profesor: Manuel Sogamoso Boyacá 2013 Física
  2. 2. “Sonido y acústica” Profesor: Manuel Trabajo como requisito para nota final del periodo Sogamoso Boyacá 2013
  3. 3. Tabla contenido  Acústica ¶. RAMAS DE LA ACUSTICA ¶AEROACUSTICA ¶ARQUEOACUSTICA ¶ACUSTICA EN FISICA ¶ACUSTICA ARQUITECTONICA ¶PSICOACUSTICA ¶BIOACUSTICA ¶ACUSTICA AMBIENTAL ¶ACUSTICA SUBACUATICA ¶ACUSTICA MUSICAL ¶ELECTROACUSTICA ¶ACUSTICA FISIOLOGICA ¶ACUSTICA FONETICA ¶MACROACUSTICA  Naturaleza del sonido ¶ ONDAS SONORAS ¶ONDAS PERIODICAS ¶ONDAS APERIODICAS  Velocidad del sonido ¶VELOCIDAD EN EL AIRE ¶VELOCIDAD EN EL AGUA ¶VELOCIDAD DE LOS LIQUIDOS  Cualidades del sonido  Efecto dúppler  Sistemas resonantes  Cuerdas sonoras  Tubos sonoros
  4. 4. ACÚSTICA La acústica es una rama de la física interdisciplinaria que estudia el sonido, infrasonido y ultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a través de la materia (tanto sólida como líquida o gaseosa) (no pueden propagarse en el vacío) por medio de modelos físicos matemáticos. A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o reproducción del sonido. La ingeniería acústica es la rama de la ingeniería que trata de las aplicaciones tecnológicas de la acústica. La acústica considera el sonido como una vibración que se propaga generalmente en el aire a una velocidad de 343 m/s (aproximadamente 1 km cada 3 segundos), ó 1235 km/h en condiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 20 °C). La acústica tiene su origen en la Antigua Grecia y Roma, entre los siglos VI a. C. y I d. C. Comenzó con la música, que se venía practicando como arte desde hacía miles de años, pero no había sido estudiada de forma científica hasta que Pitágoras se interesó por la naturaleza de los intervalos musicales. Quería saber por qué algunos intervalos sonaban más bellos que otros, y llegó a respuestas en forma de proporciones numéricas. Aristóteles (384 a 322 a. C.) comprobó que el sonido consistía en contracciones y expansiones del aire «cayendo sobre y golpeando el aire próximo», una buena forma de expresar la naturaleza del movimiento de las ondas. Alrededor del año 20 a. C., el arquitecto e ingeniero romano Vitrubio escribió un tratado sobre las propiedades acústicas de los teatros, incluyendo temas como la interferencia, los ecos y la reverberación; esto supuso el comienzo de la acústica arquitectónica. La comprensión de la física de los procesos acústicos avanzó rápidamente durante y después de la Revolución Científica. Galileo (1564-1642) y Mersenne (1588-1648) descubrieron de forma independiente todas las leyes de la cuerda vibrante, terminando así el trabajo que Pitágoras había comenzado 2000 años antes. Galileo escribió «Las ondas son producidas por las vibraciones de un cuerpo sonoro, que se difunden por el aire, llevando al tímpano del oído un estímulo que la mente interpreta como sonido», sentando así el comienzo de la acústica fisiológica y de la psicológica.
  5. 5. RAMAS Algunas ramas de la física acústica:  Aero acústica: generación de sonido debido al movimiento violento en el aire.  Arqueo acústica: estudio sistemático de efectos acústicos en sitios arqueológicos.  Acústica en física: análisis de los fenómenos sonoros, mediante modelos físicos y matemáticos.  Acústica arquitectónica: estudio del control del sonido, tanto del aislamiento entre recintos habitables (casas, cuartos o habitaciones), como del acondicionamiento acústico de locales (salas de conciertos, teatros, etc.), amortiguándolo mediante materiales blandos, o reflejándolo con materiales duros para que la construcción o la estructura del lugar permita el máximo aprovechamiento del sonido o bien hacer que en sonido disminuya y no traspase los muros o paredes.  Psicoacústica: estudia la percepción del sonido en humanos, la capacidad para localizar espacialmente la fuente, es decir su ubicación, la calidad observada de los métodos de compresión de audio, etcétera.  Diacústica: estudio de la audición animal (murciélagos, perros, delfines, etc.) y así comprender como utilizan el sentido auditivo (como radares, detectando sonidos de baja frecuencia o como protección para si mismo).  Acústica ambiental: estudio del sonido en exteriores, el ruido ambiental y sus efectos en las personas y la naturaleza, estudio de fuentes de ruido como el tránsito vehicular, ruido generado por trenes y aviones, establecimientos industriales, talleres, locales de ocio y el ruido producido por el vecindario (la contaminación auditiva).  Acústica subacuática: relacionada sobre todo con la detección de objetos sumergidos mediante el sonido (se utiliza en barcos o en submarinos sonar).  Acústica musical: estudio de la producción de sonido en los instrumentos musicales, y de los sistemas de afinación de la escala.  Electroacústica: estudia el tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación (micrófono y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrada comprensión, etc.) amplificación, grabación, producción (altavoces), etc.  Acústica fisiológica: estudio del funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a la corteza cerebral (el oído y sus componentes, así como sus repercusiones, enfermedades y trastornos).  Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones.  Macro acústica: estudio de los sonidos extremadamente intensos, como el de las explosiones, turborreactores, entre otros.
  6. 6. NATURALEZA DEL SONIDO Ondas Sonoras El sonido es el resultado de una perturbación que se propaga en un medio elástico. Por ejemplo cuando en alguna región del aire se produce una perturbación de presión, por ejemplo en la forma de una compresión, dicha región tiende a expandirse hacia las regiones vecinas. Esto produce a su vez una compresión en dichas regiones, que volverán a expandirse creando una compresión más lejos todavía. Este proceso se desarrolla en forma continua haciendo que la perturbación original se propague a través del aire alcanzando en algún momento la posición que ocupa algún receptor (por ejemplo un micrófono o un oído). El exceso de presión característico de la perturbación descripta se denomina presión sonora. Este tipo de movimiento en el cual no es el medio en si mismo sino alguna perturbación lo que se desplaza se denomina onda. Existen muchos otros tipos de ondas, tales como las ondas de radio, la luz, la radiación del calor, las ondas sobre la superficie de un lago, los tsunamis, los movimientos sísmicos, etc. Cuando la onda tiene lugar en un medio líquido o gaseoso se denomina onda acústica. Cuando resulta audible, se llama onda sonora. Una cuestión importante relativa a las ondas es que en las mismas hay algunas características o cualidades que se mantienen prácticamente constantes a lo largo del camino de propagación de las mismas. Entre estas características se encuentra la forma de onda y la energía total (siempre y cuando el medio sea no disipa TiVo). Las ondas acústicas viajan habitualmente a velocidad constante, que depende del medio y de las condiciones ambientales tales como la temperatura. A temperatura ambiente la velocidad del sonido en el aire es c = 345 m/s . Esto significa que para recorrer una distancia de 345 m el sonido demora 1 s. En el agua el sonido viaja más de 4 veces más rápido que en el aire. Cuando hay gradientes de temperatura (variaciones de temperatura entre dos zonas), tal como sucede entre puntos distantes algunos cientos de metros, o que se encuentran a diferentes alturas, el camino que sigue el sonido es curvilíneo en lugar de recto. Esta es la razón por la cual nuestra percepción se confunde al intentar determinar auditivamente por dónde está pasando un avión. Ondas periódicas Introdujimos el concepto de propagación de las ondas mediante una única perturbación en un medio. En realidad, la mayoría de las ondas son el resultado de muchas perturbaciones sucesivas del medio, y no sólo una. Cuando dichas perturbaciones se producen a intervalos regulares y son todas de la misma forma, estamos en presencia de una onda periódica, y el número de perturbaciones por segundo se
  7. 7. denomina frecuencia de la onda. Se expresa en Hertz (Hz), es decir ciclos por segundo (un ciclo es todo lo que sucede durante una perturbación completa). En el caso de las ondas sonoras la frecuencia está entre 20 Hz y 20000 Hz. Las ondas acústicas de menos de 20 Hz se denominan infrasonidos, y los de más de 20000 Hz se llaman ultrasonidos. Por lo general, ni unos ni otros son audibles por el ser humano. Algunos animales (por ejemplo el perro) pueden escuchar sonidos de muy baja frecuencia, tales como los creados por las ondas sísmicas durante un terremoto. Por esta razón los animales se muestran inquietos en los instantes previos a los terremotos: pueden escuchar la señal de advertencia que resulta inaudible para el ser humano. En forma similar, algunos animales escuchan ultrasonidos. El murciélago es un caso notable, ya que escucha sonidos de más de 100000 Hz, que le permite orientarse por medio de señales acústicas según el principio del sonar (semejante al conocido radar). Ondas aperiódicas Aun cuando muchos sonidos son aproximadamente periódicos, como los sonidos producidos por los instrumentos musicales de altura determinada (guitarra, flauta, piano), la vasta mayoría de los sonidos naturales son aperiódicos, es decir que las sucesivas perturbaciones no se producen a intervalos regulares y no mantienen constante su forma de onda. Esto es lo que técnicamente se denomina ruido. Las ondas aperiódicas en general no producen sensación de altura. Algunos ejemplos son el ruido urbano, las consonantes, el ruido del mar y del mar, y el sonido de muchos instrumentos de percusión tales como los tambores o los platillos. Espectro El concepto de espectro es de importancia capital en Acústica. Cuando introdujimos el concepto de frecuencia, dijimos que las ondas periódicas tienen asociada una frecuencia. Sin embargo, esto es sólo parte de la verdad, ya que por lo general dichas ondas contienen varias frecuencias a la vez. Esto se debe a un notable teorema matemático denominado Teorema de Fourier (en honor a su descubridor, el matemático francés Fourier), que afirma que cualquier forma de onda periódica puede descomponerse en una serie de ondas de una forma particular denominada onda senoidal (o senoide, o sinusoide), cada una de las cuales tiene una frecuencia que es múltiplo de la frecuencia de la onda original (frecuencia fundamental). Así, cuando escuchamos un sonido de 100 Hz, realmente estamos escuchando ondas senoidales de frecuencias 100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, 500 Hz, etc. Estas ondas senoidales se denominan armónicos del sonido original, y en muchos instrumentos musicales (como la guitarra) son claramente audibles. ¿Qué sucede con un sonido original cuya forma de onda ya es senoidal? Cuando uno intenta aplicar el teorema de Fourier a una senoide, el resultado es que tiene un solo armónico, de la misma frecuencia que la senoide original, por supuesto. (Nótese que el Teorema de Fourier no dice que todas las formas de ondas deban tener varios armónicos, sino más bien que cualquier forma de onda puede obtenerse por superposición de cierta cantidad de senoides, cantidad que puede reducirse a una sola, que es lo que ocurre con las ondas senoidales.) El hecho de que cada onda senoidal tiene una única frecuencia ha llevado a llamar también tonos puros a las ondas senoidales.
  8. 8. La descripción de las ondas senoidales que componen un sonido dado se denomina espectro del sonido. El espectro es importante debido a varias razones. Primero porque permite una descripción de las ondas sonoras que está íntimamente vinculada con el efecto de diferentes dispositivos y modificadores físicos del sonido. En otras palabras, si se conoce el espectro de un sonido dado, es posible determinar cómo se verá afectado por las propiedades absorbentes de una alfombra, por ejemplo. No puede decirse lo mismo en el caso en que se conozca sólo la forma de onda.En segundo lugar, el espectro es importante porque la percepción auditiva del sonido es de naturaleza predominantemente espectral. En efecto, antes de llevar a cabo ningún otro procesamiento de la señal acústica, el oído descompone el sonido recibido en sus componentes frecuenciales, es decir en las ondas senoidales que, según el teorema de Fourier, conforman ese sonido. Por ese motivo, con algo de práctica es posible por ejemplo reconocer las notas de un acorde. VELOCIDAD DEL SONIDO La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas mecánicas longitudinales, producidas por variaciones de presión del medio. Estas variaciones de presión generan en el cerebro la sensación del sonido. La velocidad de propagación de la onda sonora depende de las características del medio en el que se realiza dicha propagación y no de las características de la onda o de la fuerza que la genera. Aparte del interés del estudio del propio sonido, su propagación en un medio puede servir para estudiar algunas propiedades de dicho medio de transmisión. Aunque la velocidad del sonido no depende del tono (frecuencia) ni de la longitud de onda de la onda sonora, sí es importante su atenuación. Este fenómeno se explica por ley cuadrática inversa, que explica que cada vez que se aumenta al doble la distancia a la fuente sonora, la intensidad sonora disminuye. La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajen las ondas sonoras. La velocidad del sonido varía ante los cambios de temperatura del medio. Esto se debe a que un aumento de la temperatura se traduce en que aumenta la frecuencia con que se producen las interacciones entre las partículas que transportan la vibración y este aumento de actividad hace que aumente la velocidad.
  9. 9. Por ejemplo. Sobre una superficie nevada, el sonido es capaz de desplazarse atravesando grandes distancias. Esto es posible gracias a las refracciones producidas bajo la nieve, que no es medio uniforme. Cada capa de nieve tiene una temperatura diferente. Las más profundas, donde no llega el sol, están más frías que las superficiales. En estas capas más frías próximas al suelo, el sonido se propaga con menor velocidad. En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los líquidos mayores que en los gases.  La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20 ºC) es de 340 m/s.  En el agua es de 1.600 m/s.  En la madera es de 3.900 m/s.  En el acero es de 5.100 m/s. Velocidad de sonido en el aire En este caso las propiedades físicas del aire, su presión y humedad por ejemplo, son factores que afectan la velocidad. Por ejemplo, cuanto mayor es la temperatura del aire mayor es la velocidad de propagación. La velocidad del sonido en el aire aumenta 0,6 m/s por cada 1º C de aumento en la temperatura. Una velocidad aproximada (en metros/segundo) puede ser calculada mediante la siguiente fórmula empírica: donde es la temperatura en grados Celsius (-273 kelvin); . Una ecuación más exacta, referida normalmente como velocidad adiabática del sonido, viene dada por la fórmula siguiente:
  10. 10. Donde  R es la constante de los gases,  m es el peso molecular promedio del aire (R/m = 287 J/kg K] para el aire),  κ es la razón de los calores específicos (κ=cp/cv siendo igual a 1,4 para el aire), y  T es la temperatura absoluta en Kelvin. En una atmósfera estándar se considera que T es 293,15 Kelvin, dando un valor de 343 m/s o 1.235 kilómetros/hora. Esta fórmula supone que la transmisión del sonido se realiza sin pérdidas de energía en el medio, aproximación muy cercana a la realidad. Velocidad de sonido en el agua La velocidad del sonido en el agua es de interés para realizar mapas del fondo del océano. En agua salada, el sonido viaja a aproximadamente 1.500 m/s y en agua dulce a 1.435 m/s. Estas velocidades varían debido a la presión, profundidad, temperatura, salinidad y otros factores. Velocidad del sonido en los gases En los gases la ecuación de la velocidad del sonido es la siguiente:1 Siendo γ el coeficiente de dilatación adiabática, R la constante universal de los gases, T la temperatura en kelvin y M la masa molar del gas. Los valores típicos para la atmósfera estándar a nivel del mar son los siguientes: γ = 1,4 para el aire R = 8,314 J/mol = 8,314 kg·m2/mol·K·s2 T = 293,15 K (20 °C) M = 0,029 kg/mol para el aire Aplicando la ecuación de los gases ideales: En donde P es la presión del gas en pascal, V el volumen del gas en m3 y m es la masa del gas, se puede reescribir como
  11. 11. Donde ρ es la densidad del medio en kg/m3 Velocidad del sonido en los sólidos La velocidad del sonido en el agua es de interés para realizar mapas del fondo del océano. En agua salada, el sonido viaja a aproximadamente a 1.500 m/s y en agua dulce a 1.435 m/s. Estas velocidades varían principalmente según la presión, temperatura y salinidad. La velocidad del sonido (v) es igual a la raíz cuadrada del Módulo de compresibilidad (K) entre densidad (ρ). Cualidades del sonido El sonido, además de interesar a los músicos por el hecho de ser su material, interesa también a los científicos, porque se da en el mundo físico. Llamamos sonido a la sensación que produce en nuestro oído la vibración de un cuerpo. Un objeto al ser golpeado vibra, y esta vibración, transmitida a través de las partículas del aire, altera la presión de nuestra membrana auditiva, y nos hace oír. El sonido necesita un medio transmisor para propagarse. Normalmente percibimos los sonidos a través del aire, pero también el agua y los cuerpos sólidos pueden servir como transmisores.
  12. 12. La acústica es la ciencia que se ocupa de los fenómenos relacionados con el sonido. Como hemos dicho anteriormente, el sonido se produce cuando un objeto vibra, y se propaga en forma de onda. Esta onda no se ve, pero se puede analizar a través de los siguientes parámetros: ¿Qué diferencia los sonidos? Diferenciamos unos sonidos de otros gracias a cuatro cualidades que los definen. Éstas son:  Intensidad: Es la cantidad de sonido que emite un objeto al vibrar. Cuanto más fuerte es el sonido, más amplitud tiene la onda. La intensidad sonora que hay en un lugar determinado se mide en decibelios (dB).  Altura: La altura de un sonido depende de la longitud de onda, es decir, del número de vibraciones por segundo o hercios (Hz). Cuando la vibración es de frecuencia regular, genera un sonido afinado o tono: si la frecuencia es más alta, el tono es más agudo; si la frecuencia es más baja, el tono es más grave. Cuando la frecuencia es irregular se genera un ruido.
  13. 13.  Duración: Nos permite distinguir la cantidad de tiempo que dura un sonido. Se mide en segundos.  Timbre: Es la cualidad que nos permite distinguir el sonido producido por instrumentos diferentes, aunque toquen (o canten) la misma nota con la misma intensidad. La onda resultante tiene una forma diferente. Esto ocurre porque la onda que produce cada instrumento es la suma de la onda del tono principal (la que determina la altura del sonido) y otras ondas más pequeñas generadas por ésta, que se denominan armónicos. El resultado final es una onda formada por varias ondas. A continuación vamos a exponer todo lo referente a las cualidades del sonido y su relación con los elementos musicales en forma de tabla explicativa.
  14. 14. Efecto doppler El efecto Doppler, llamado así por Christian Andreas Doppler, consiste en la variación de la longitud de onda de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un objeto en movimiento. Doppler propuso este efecto en 1842 en una monografía titulada Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels ("Sobre el color de la luz en estrellas y otros astros"). Su hipótesis fue investigada en 1845 para el caso de ondas sonoras por el científico holandés Christopher Hendrik Diederik Buys Ballot, confirmando que el tono de un sonido emitido por una fuente que se aproxima al observador es más agudo que si la fuente se aleja. Hippolyte Fizeau descubrió independientemente el mismo fenómeno en el caso de ondas electromagnéticas en 1848. En Francia este efecto se conoce como "Efecto Doppler-Fizeau"
  15. 15. .En el caso del espectro visible de la radiación electromagnética, si el objeto se aleja, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas, desplazándose hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul. Esta desviación hacia el rojo o el azul es muy leve incluso para velocidades elevadas, como las velocidades relativas entre estrellas o entre galaxias, y el ojo humano no puede captarlo, solamente medirlo indirectamente utilizando instrumentos de precisión como espectrómetros. Si el objeto emisor se moviera a fracciones significativas de la velocidad de la luz, sí sería apreciable de forma directa la variación de longitud de onda. Un micrófono inmóvil registra las sirenas de los policías en movimiento en diversos tonos dependiendo de su dirección relativa. Hay ejemplos cotidianos de efecto Doppler en los que la velocidad a la que se mueve el objeto que emite las ondas es comparable a la velocidad de propagación de esas ondas. La velocidad de una ambulancia (50 km/h) no es insignificante respecto a la velocidad del sonido al nivel del mar (unos 1.235 km/h), por eso se aprecia claramente el cambio del sonido de la sirena desde un tono más agudo a uno más grave, justo en el momento en que el vehículo pasa al lado del observador. Sistemas resonantes CUERDAS El sonido se produce cuando algo se mueve de un lado a otro con suficiente rapidez para enviar una onda a través del medio en que se está moviendo. En este caso, decimos que el objeto vibra. En los instrumentos musicales el sonido se produce por vibración. En el violín por ejemplo, lo que vibra son las cuerdas; en la flauta vibra la columna de aire que está dentro del tubo del instrumento; y el los tambores, lo que vibra es la membrana sólida.
  16. 16. Para producir los sonidos musicales es necesario tener una caja de resonancia, donde las partículas del aire vibren con mayor amplitud que la vibración original. Cuando una cuerda vibra, la caja de resonancia también lo hace y como esta tiene mayor superficie de contacto con el aire, puede producir una onda sonora mayor. Si se produce una onda estacionaria con dos nodos y luego se duplica la frecuencia, se obtiene una con tres nodos, es decir con dos vientos. Al triplicarla se obtiene cuatro nodos, tres vientos. Podemos concluir entonces que, para una cuerda de longitud l, el valor de dicha longitud es un múltiplo entero de la mitad de la longitud de onda, expresado como: l= n*ln/ 2 Donde n es un número entero positivo y equivale al número de vientres de la onda estacionaria: si ln es la longitud de la onda estacionaria que se produjo según cada configuración, entonces: ln= 2l/n como, f = n/l Entonces, f n= n*v/ 2l La expresión anterior nos indica las frecuencias para las cuales se producen ondas estacionarias en una cuerda y forman las escala armónica. De tal forma, que si n=1 la cuerda resuena en su frecuencia fundamental o primer armónico, si n=2 se produce el segundo armónico y así sucesivamente. La ecuación anterior es válida para una cuerda sometida a una tensión y material específico que determinan el valor de la velocidad. En lo anterior se determinó que la velocidad de la onda en una cuerda es: v= raíz cuadrada de Ft/μ Entonces, para calcular la frecuencia f n, con que vibra una cuerda, tenemos que: f n= n/2l*raíz cuadrada de Ft/μ
  17. 17. TUBOS SONOROS En los instrumentos de viento tales como la flauta, la quena y el clarinete, o de metal como el trombón, se puede provocar onda estacionarias al hacer vibrar las moléculas de aire que están dentro de cada cavidad o tubo sonoro. Un tubo sonoro es un tubo largo y delgado cuya columna de aire que contiene resuena según una vibración particular que recibe desde la parte abierta del tubo. Una vez se produzca la vibración por medio de los labios o pro medio de la lengüeta del instrumento, la onda sonora sufre reflexiones con las paredes del tubo y se producen interferencias formando ondas estacionarias, de tal forma que en sitios específicos del tubo siempre se forman rarefacciones de aire, es decir, los nodos, y en otros, compresiones de aire, es decir, los valles. Existen dos clases de tubos sonoros, los tubos abiertos y los tubos cerrados. TUBOS ABIERTOS Los tubos abiertos son tubos sonoros cuyos extremos son abiertos. Aunque en un tubo abierto las ondas son longitudinales, para describir con mayor claridad dónde se encuentran los nodos y dónde los vientos. L=l /2 L=2l /2 L=3l /2 L=nl /2 n= (1, 2, 3...) Como la distancia de un nodo a otro es la mitad de la longitud de onda ln de la onda estacionaria, la longitud del tubo se expresa como: L=n*ln / 2 Donde n es un número entero positivo, por tanto ln es:
  18. 18. ln= 2L/n Siendo la frecuencia para valores positivos de n igual a: fn= n*v/2L Las diferentes frecuencias de la onda estacionaria se denomina armónicos, al igual que en las cuerdas. La frecuencia de cada armónico depende de la velocidad del sonido y la longitud del tubo. Por ejemplo, en una flauta las longitudes del tubo pueden variar por cada agujero dispuesto a lo largo del tubo. El flautín tiene el mismo mecanismo sólo que las ondas son generadas por la lengüeta en la boquilla. TUBOS CERRADOS Los tubos cerrados son aquellos tubos sonoros con un extremo abierto y el otro cerrado. Los diferentes armónicos formados por los tubos cerrados, en los cuales se produce un nodo en el extremo cerrado y un vientre en el extremo abierto. L=l /4 L=3l /4 L=5l /4 L=nl /4 n= (1, 2, 3...) El primer armónico es un cuatro de la longitud estacionaria (ln /4), el segundo armónico es (3ln /4), el tercer armónico es (5ln /4) y así sucesivamente, luego la longitud del tubo cerrado se expresa como: L=n*ln / 4 siendo n es un número impar positivo n= (1, 3, 5...), en donde ln es: ln= 4L/4 y fn para n impar positivo igual a: fn= n*v/4L.
  19. 19. PREGUNTAS ¿Qué es eso del AM y FM? ¿Cómo funciona la radio? Amplitud modulada (AM) o (FM) Modulación de amplitud es un tipo demodulación no lineal que consiste en hacer variar la amplitud de laonda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de n i v e l d e l a s e ñ a l m o d u l a d o r a , q u e e s l a i n f o r m a c i ó n q u e s e v a a transmitir. La modulación de amplitud es equivalente a la modulación doble banda lateral con reinserción de portadora. Aplicaciones tecnológicas de la AM
  20. 20. Una gran ventaja de AM es que su demodulación es muy simple y, por consiguiente, los receptores son sencillos y baratos; un ejemplo de esto e s l a radio. En contrapartida, otras modulaciones como la modulación por única la Lateral son máse f i c i e n t e s e n a n c h o d e b a n d a o p o t e n c i a p e r o l o s r e c e p t o r e s y transmisores son más caros y difíciles de construir. La AM es usada en la radiofonía, en las ondas medias, ondas cortas, e incluso en la VHF: es utilizada en las comunicaciones radiales entre los aviones y las torres de control de los aeropuertos. Frecuencia Modulada En telecomunicaciones, la Frecuencia modulada (FM) ó la modulación de frecuencia Transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia (contrastando está con la modulada modulación de amplitud( A M ) , e n d o n d e l a amplitud d e l a o n d a e s v a r i a d a m i e n t r a s q u e s u f r e c u e n c i a s e m a n t i e n e c o n s t a n t e ) . E n aplicacionesanalógicas, l a f r e c u e n c i a i n s t a n t á n e a d e l a o n d a e s directamente proporcional al valor instantáneo de la señal de entrada. Datos digitales pueden ser enviados por el desplazamiento de la ondad e f r e c u e n c i a e n t r e u n c o n j u n t o d e v a l o r e s d i s c r e t o s , u n a t é c n i c a conocida como frecuencia. La frecuencia modulada es usada comúnmente en las radiofrecuencias de muy alta frecuencia p o r l a alta d e l a radiodifusión d e l a música y el habla (véase Radio). El sonido de latelevisiónanalógicat a m b i é n e s d i f u n d i d o p o r m e d i o d e F M . U n f o r m u l a r i o d e banda estrechase utiliza para comunicaciones de voz en la radio comercial yen las configuraciones de aficionados. El tipo usado en la radiodifusión FM es generalmente llamado amplia-FM o W -FM (de las siglas en inglés "Wide-FM"). En la radio de dos vías, la banda estrecha ó N- FM(de las siglas en inglés "Narrow-FM") es utilizada para ahorrar banda estrecha. Además, se utilizar para enviar señales al espacio.L a f r e c u e n c i a m o d u l a d a t a m b i é n s e u t i l i z a e n l a s f r e c u e n c i a s i n t e r m e d i a s d e l a m a y o r í a d e l o s s i s t e m a s d e vídeo analógico, incluyendo VHS, para registrar la luminancia( b l a n c o y n e g r o ) d e l a señal de video. La frecuencia modulada es el único método factible para la grabación de video y para recuperar de la cinta magnética sin la distorsión extrema, como las señales de vídeo con una gran variedadd e c o m p o n e n t e s d e f r e c u e n c i a - d e u n o s p o c o s herciosa v a r i o s megahercios, s i e n d o t a m b i é n d e m a s i a d o a m p l i a p a r a t r a b a j a r c o n equaliserscon la deuda al ruido electrónico debajo de -60dB. L a F M también mantiene la cinta en el nivel de saturación, y, por tanto, actúa como una forma de reducción de ruido del audio, y un simple corrector puede enmascarar variaciones en la salida de la reproducción, y que la captura del efecto de FM elimina a través de impresión y pre-eco. Un piloto de tono continuo, si se añade a la señal - que se hizo enV2000ymuchos formatos de alta banda- puede mantener el temblor mecánico bajo control y ayudar al corrección. La frecuencia modulada también se utiliza en las frecuencias de audio para sintetizar sonido. Está técnica, conocida como síntesis FM, f u e popularizada a principios de los
  21. 21. sintetizadores digitales y se convirtió en una característica estándar para varias generaciones de tarjetas de sonido de computadoras personales. Cómo funciona la radio Simplificando al máximo, podemos decir que, básicamente, un receptor de radio consiste en un circuito eléctrico, diseñado de tal forma que permite filtrar o separar una corriente pequeñísima, que se genera en la antena, por efecto de las ondas electromagnéticas (el fenómeno se llama inducción electromagnética) que llegan por el aire normalmente ( a u n q u e v i a j a n p o r c u a l q u i e r m e d i o , i n c l u s i v e e l v a c í o ) y l u e g o amplificarla selectivamente, miles de veces, para enviarla h acia unelemento con un electroimán, que es el altavoz parlante, donde se transforma la información eléctrica ensonido.E n e s t e circuitoh a y u n c o n d e n s a d o r v a r i a b l e , q u e e n l a s r a d i o s antiguas iba adosado a un botón de mando ó perilla, de modo que al girarla se varía la capacidad del condensador. El efecto de la variación de la capacidad del condensador en el circuito es filtrar corrientes de distinta frecuencia, y por lo tanto, escuchar lo transmitido por distintasradioemisoras.E l r e c e p t o r d e r a d i o m á s s i m p l e q u e p o d e m o s c o n s t r u i r e s e l d e n o m i n a d o e n l o s o r í g e n e s d e l a radio r e c e p t o r d e g a l e n a .Se llamaba así porque el material semiconductor que se utilizaba como diodo detector era una pequeña piedra de este material sobre la que hacía contacto un fino hilo metálico al que se denominaba Barba degato . Este componente es el antecesor inmediato de los diodos de germanio o silicio utilizados actualmente.E s t e r e c e p t o r r u d i m e n t a r i o s o l o p e r m i t e l a a u d i c i ó n d e e m i s o r a s potentes y no muy lejanas, ya que no dispone de amplificación de ningún tipo. CONCLUSIONES L a v e l o c i d a d d e l s o n i d o v a r í a s e g ú n e l m e d i o d o n d e s e propagué. El sonido es la vibración de un medio. El sonido posee tres cualidades. El efecto doppler consiste en la variación de la longitud de onda de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un objeto en movimiento. La Resonancia acústica es la tendencia de un sistema acústico.
  22. 22. El oído se divide en tres partes: Externo, Medio, Interno La cera nos ayuda a proteger este órgano. Existen tres propiedades esenciales que comparten la música y la matemática. Los micrófonos se clasifican según su directividad. Según el transductor , según su utilidad. Las áreas auditivas del cerebro se localizan en la circunvolución temporal superior. Las microondas son ondas electromagnéticas. L a c o m u n i c a c i ó n e n t r e l o s d e l f i n e s s e b a s a e n l a e c o localización.

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