El documento habla sobre las propiedades del sonido y las ondas sonoras. Explica que el sonido es una onda longitudinal que requiere un medio material para propagarse y que la velocidad del sonido depende de la temperatura y el material. También cubre temas como la intensidad, frecuencia y longitud de onda del sonido, así como aplicaciones como ultrasonido y resonancia.

1. El sonido Capítulo 16 Prof. Elba M. Sepúlveda 2003

2. Sonido Onda longitudinal que posee áreas de compresión y dilatación de las moléculas de gas No se puede transmitir en el vacío.

3. Las ondas sonoras Onda sonora Oscilación de presión que se propaga por un medio La velocidad del sonido en el aire es 343 m/s Sonido Estéreo Se escuchan dos fuentes de sonido simultáneas

4. Las ondas sonoras pueden: Reflejar Por objetos rígidos como una pared Ejemplo: el eco Difractar Pasar por una abertura pequeña Interferir Ejemplo en un coliseo lleno de personas no se escucha nada (ruido solamente)

5. Ecuación de velocidad sonido Para cualquier onda de sonido aplican las mismas ecuaciones de velocidad de una onda V=  f v sound in air = 33 1.4 m/s + ( 0.6m/s / °C ) ( T ° C ) 331.4= velocidad del sonido a 0 ° C T ° C = Temperatura del ambiente y/o muestra

6. Ecuación velocidad sonido Cuando el sonido se mueve en un gas diferente al aire la ecuación es

7. Ejemplo #1 A)¿ Cuánto es la velocidad del sonido en el aire si su temperatura es de 30 °C? B) Si la temperatura disminuye a 15 °C, ¿ Cuánto es la velocidad ?

8. Solución problema #1 A) v sound in air = 33 1.4 m/s + ( 0.6m/s / °C ) ( T ° C ) v sound in air = 33 1.4 m/s + ( 0.6m/s / °C ) ( 30 ° C ) =331.4 m/s + 18 m/s = 349.4 m/s =349 m/s B) v sound in air = 33 1.4 m/s + ( 0.6m/s / °C ) ( T ° C ) v sound in air = 33 1.4 m/s + ( 0.6m/s / °C ) ( 15 ° C ) =331.4 m/s + 9 m/s = 340.4 m/s =340 m/s

9. Tabla velocidades

10. Intensidad del sonido El oido humano puede detectar las características de una onda como: Frecuencia (f) – (Hertz) Longitud – (metros) Amplitud – (metros) Sonido de 400 Hz

11. El tono y la sonoridad Tono Es el equivalente a la frecuencia Sonoridad Amplitud de la onda Distinguir entre la intensidad del sonido y la sensación del sonido producido por la mente Octava = cuando la frecuencia entre dos notas está a razón de 2 a 1 Ejemplo 440Hz y 880 Hz

12. Nivel de sonido Debido a la magnitud del sonido que escuchamos  = 10 log 10 (I/I o )  = decibel de sonido I = intensidad en (W/m 2 ) W=Watts (vatios) I o = intensidad estándard de referencia escogida por su cercanía al límite de la audición del oído humano (= 10 -12 W/m 2 )

13. Decibel Decibel = db Es la unidad de sonido Establecida por Alexander Graham Bell Umbral de audición= 0 db Umbral del dolor= 120 db Comparación de intensidades: I 2 /I 1 = 10 (  2-  1)/10

14. Ejemplo #2 A) Determina el nivel de sonido de una música cuya intensidad es 1 X10 -6 W/m 2 B) Determina el nivel de sonido para una música cuya intensidad es 1 X10 1 W/m 2

15. Solución #2  = 10 log 10 (1X 10 -6 /1X 10 -12 ) =10 log 10 (1,000,000) 10 (6)= 60 db  = 10 log 10 (1X 10 1 /1X 10 -12 ) = 10 log 10 (10 13 ) = = (10)(13) = 130 db

16. Ejemplo #3 ¿Cuánto más intenso es un ruido de 80 db que un suzurro de 20 db?

17. Solución #3 I 2 /I 1 = 10 (  2-  1)/10 I 2 /I 1 = 10 (80-20)/10 = I = 10 (60)/10 = 10 6

18. Cuánto pueden oir los animales

19. Las fuentes de sonido Las ondas de sonido se producen por la vibración de algún objeto Ejemplos: Bocina- corrientes eléctricas voz humana- vibran las cuerdas vocales Trompeta, trombón y tuba- vibran los labios del músico Clarinete y saxofón- vibra una lámina fina de madera Piano, guitarra y violín- la cuerda vibra el sonido entra en la caja de resonancia

20. Ondas instrumentos musicales

21. Ultrasonido Se utilizan ondas de sonido de muy alta frecuencia. Su frecuencia es de 3.5 a 7.0 megahertz (3.5 a 7 millon es de c i cl o s p o r se gundo )

22. Aplicaciones: Una buena aplicación de ondas de ultrasonido son: Sonar Sonogramas

23. La resonancia Cuando se genera un sonido el aire vibra a la misma frecuencia aumentando o amplificando el sonido escuchado

24. Onda estacionaria Una guitarra es un buen ejemplo de una caja de resonancia

25. Tacoma Narrows bridge

26. Largo de onda y resonancia A medida que aumenta el largo de una columna de aire se pueden obtener otras resonancias Estas ocurren a  /4, 3  /4, 5  /4, 7  /4… y estarán en resonancia con el diapasón

27. Ejemplo #4 Un diapasón de 880 Hz se utiliza a temperatura de 27 ° C. Determina la distancia entre dos longitudes de resonancia sucesivas en una columna de aire.

28. Solución #4 Velocidad del sonido a 27 ° C V= 331.4 m/s + 0.6 m/s ° C T ° C = 331.4 m/s + (0.6) (27) m/s= (331.4+16.2) =347.6 m/s  = v/f = (347.6 m/s)/(880Hz)= 0.395m Primera longitud de resonancia=  /4 = 0.395m/4 = 0.0988 m = 9.88 X10 -2 m Segunda longitud de resonancia= 3  /4 = 3(0.395m)/4 = 0.2963 m = 2.96 X 10 -1 m Resta: 0.2963 - 0.0988m = 0.1975 m

29. La detección del sonido Un detector de sonido convierte la energía de una onda sonora a otro tipo de energía Nuestro oído no tiene la misma sensibilidad para todas las frecuencias. No puedes oir frecuencias menores de 20 Hz Ni mayores de 16,000 Hz La sensibilidad mayor es en 1,000 y 5,000 Hz Los ancianos son menos sensitivas a frecuencias mayores de 10,000 Hz

30. El oído Se divide en tres partes: Oído externo (recoge) Pina- oreja- recoje las ondas Canal auditivo- conduce las ondas hasta el tímpano Oído medio (transmite) Tímpano-vibra Martillo, yunque y estribo=3 huesos en la cavidad craneal

31. El oído Oído interno (transmite) Ventana ovalada Líquido acuoso Cóclea Existe en su interior un tipo de célula en forma de pequeños pelos que vibran con la llegada de las ondas

32. La calidad del sonido Timbre Es la calidad del sonido y depende de las intensidades relativas de las frecuencias que componen el sonido escuchado Pulsación o batidos Es el resultado de la combinación de ondas con frecuencias muy similares

33. Ejemplo #5 Dos diapasones de 550Hz y 555 Hz respectivamente, se golpean simultáneamente. ¿ Cuál será la frecuencia de la pulsación que se produce?

34. Solución #5 Diapasón 1= 550 Hz = f 1 Diapasón 2= 555 Hz = f 2  f = f 2 -f 1 = f = 555 Hz- 550 Hz = 5Hz

35. Disonante y Consonante Disonante Cuando la diferencia de frecuencia entre las dos ondas que interfieren es mayor de 7 Hz. El sonido es desagradable Consonante Cuando el sonido de 2 ondas que interfieren es agradable y su frecuencia difiere de 7 Hz Pitágoras descubrió que cuando las frecuencias de los sonidos están a una razón igual a la razón entre dos números pequeños, el sonido resulta agradable

36. Frecuencia Frecuencia fundamental Es la frecuencia más baja que produce un instrumento Sobretono Frecuencias mayores (2f, 3f) Ruido Es una mezcla de un gran número de frecuencias que tienen relación entre sí.

37. Experimento de Melde Cuerda vibrante v cables = (F tension /(m/L)) 1/2 M= mass of the cable L = length of the cable F tension = force tensioning the cable

38. Efecto Doppler Aumento o disminución en la longitud de onda cuando la fuente que produce la onda y el detector se mueven en relación uno con el otro

39. Ondas de choque

40. Sonidos

41. Intensidad del sonido

42. Sonido de una ballena

43. Eco

44. Problemas asignados Capítulo 16 Problemas 1 al 7 todos… Págs 273 a la 278 Problemas A 1 al 8 pág 284 Problemas B 1 al 2 pág 284 al 285