Ondas

El movimiento
ondulatorio
¿El ecógrafo detecta sonidos
de alta o baja frecuencia?
144

Tema 6
Las ondas
mecánicas …........... 147
Tema 7
El sonido ……........ 164
• Explico condiciones de cambio y conservación en
diversos sistemas, teniendo en cuenta transfe-
rencia y transporte de energía y su interacción
con la materia.
• Identifico aplicaciones comerciales e industriales
del transporte de energía y de las interacciones
de la materia.
Física
145

146
¿Quésonidospodemosoír?
Reflexiona
1. ¿Cuáles son tus sonidos preferidos y cuáles te molestan?
2. ¿Qué efecto tiene en ti la música que escuchas?
3. ¿A qué se refiere la contaminación auditiva?
El universo entero es vibración y, por tanto, so-
nido, pero no todos los sonidos pueden ser escu-
chados.Sepodríadecirquealolargodelproceso
de evolución el cerebro humano se ha desarro-
llado para percibir aquellas vibraciones que le
permiten interactuar ágilmente con su entorno.
Estos sonidos perceptibles por el ser humano se
encuentran en el rango comprendido entre 20 a
20.000 hertzios, mientras que otras especies de
animales pueden percibir frecuencias diferentes
que les permite reconocer sonidos importantes
para sobrevivir en su hábitat.
El sonido del corazón y de los órganos in-
ternos parece no ser necesario en la vida co-
tidiana, pero la tecnología permite detectar
sonidos fuera de rango, con aparatos muy
diversos. El estetoscopio, por ejemplo, sirve
para escuchar los sonidos que produce el co-
razón, la entrada y la salida de aire a los pul-
mones, los ruidos del intestino y, con la ayuda
del tensiómetro, es posible escuchar el movi-
miento de la sangre cuando pasa por una ar-
teria comprimida. Otro instrumento, denomi-
nado ecógrafo, utiliza ondas sonoras de alta
frecuencia para reproducir imágenes de las
partes blandas del cuerpo y del útero durante
el embarazo y la gestación. Para escuchar los
sonidos externos al cuerpo humano los cientí-
ficos han creado diversos aparatos que amplían
la gama de sonidos que pueden ser escuchados
artificialmente por el ser humano.
Pero el cerebro no sólo es receptor de vi-
braciones, también es emisor. Con ayuda de
los electroencefalogramas se ha comprobado
que el cerebro emite unas vibraciones u ondas
mecánicas de intensidad y frecuencia variable
que se clasifican así:
• Delta (desde 0.2 a 3.5 hertzios): son vibra-
ciones relacionadas con el sueño profundo,
el trance hipnótico y la fase REM del sueño.
• Theta (3.5 a 7.5 hertzios): son vibraciones
producidas en estados de incertidumbre y
problemas sin resolver.
• Alfa (7.5 a 13 hertzios): son ondas emitidas
por el cerebro en estados de tranquilidad,
relajación o meditación.
• Beta (13 a 28 hertzios): son ondas detectadas
por el encefalograma en estados de atención,
ansiedad, sorpresa, miedo o estrés.
Entre todos los efectos sonoros, la voz hu-
mana y los sonidos de los animales y de la na-
turaleza en general, junto con la música, son
los más allegados a la experiencia humana.
Tanto que son capaces de despertar recuerdos
y sensaciones y transportarnos a parajes es-
condidos en nuestro interior. Se sabe que el
cerebro tiende a seguir los estímulos rítmicos
y que se sintoniza con ellos, por tanto, la se-
lección de sonidos es importante para la salud
del organismo.

147
Las ondas
mecánicas
Tema
Competencias
Comprensión
de información
• Aplico las propiedades de
las ondas mecánicas.
• Explico brevemente los
fenómenos relacionados
con la reflexión, la
refracción y la difracción
de las ondas mecánicas.
Indagación y
experimentación
• Indago y comunico
los resultados sobre
la observación
de fenómenos
relacionados con las
ondas longitudinales y
transversales.
• Indago sobre diferentes
eventos relacionados con
las ondas mecánicas.
Promoción de
compromisos
personales y sociales
• Valoro los conocimientos
de fenómenos asociados
con las ondas mecánicas
y sus aplicaciones en
diferentes ramas de la
salud y la industria.
Resuelve los siguientes ejercicios en tu cuaderno de actividades:
1. Describe cuál crees que es la diferencia entre una onda
mecánica y una onda electromagnética.
2. Explica cómo se forma una onda y cuáles son sus partes
principales.
3. Dibuja los siguientes fenómenos ondulatorios:
– Piedrecilla arrojada a una cubeta de agua o a un lago.
– Movimiento de un barco de papel en un río.
– Vibración de una cuerda de la guitarra.
Manejo conocimientos propios de las
ciencias naturales
Establezco relaciones entre frecuencia, amplitud, velocidad•
de propagación y longitud de onda en diversos tipos de
ondas mecánicas.
Explico el principio de conservación de la energía en ondas•
que cambian de medio de propagación.
Explico las aplicaciones de las ondas estacionarias en el•
desarrollo de instrumentos musicales.
147

Explora
Me aproximo al conocimiento como científico(a) natural
Formulo preguntas específicas sobre una observación, sobre una experiencia, o•
sobre las aplicaciones de teorías científicas.
¿Cómo construir un modelo
del movimiento ondulatorio?
¿Cómo proceder?
1 Pega aproximadamente 20 palos de paleta por
cada metro de cinta de enmascarar. Repite el
proceso hasta tener una cinta de 3 m de largo,
dejando libres 10 cm a cada extremo para
sujetar la cinta.
2 Ten cuidado de que los espacios entre los palitos
sean iguales (cada 5 cm); también de que cada
palito quede pegado en su parte central y quede
en ángulo recto respecto a la cinta.
3 Luego, entre dos personas, levanten la cinta
de manera que los palitos queden en la parte
inferior de la cinta. Uno de los extremos se
puede fijar a una mesa o algún soporte de
pared. El otro extremo puede ser sostenido
firmemente por una persona, o en otro soporte.
En este caso, la tensión de la cinta se regula al
mover uno de los soportes.
Razona y concluye
1 Describe y dibuja qué sucede si mueves uno de los palitos torciendo un poco la cinta y luego
la sueltas.
2 Identifica en esta experiencia una onda y sus partes.
Explora algo más
1 Diseña otra actividad experimental para mostrar las propiedades de las ondas mecánicas.
Descríbela brevemente.
2 Consulta la siguiente página web: www.concurso.cnice.mes/es/cnice2005/56_ondas/index.
htm. Escribe tus hallazgos.
Materiales
• 50 a 70 palitos de paletas o bajalenguas
• Regla o cinta métrica
• Cinta de enmascarar angosta
• Cuerda
148

149149
Las ondas mecánicas
transportan energía
Una onda mecánica es una perturbación que se propaga a
través de un medio elástico y transporta sólo energía sin que
haya transporte neto de materia. La energía se propaga al pro-
ducir la vibración de la materia del medio, aprovechando la
elasticidad de ésta. Un medio elástico es aquel material que
luego de que la perturbación ha pasado es capaz de retornar a
su forma inicial.
Para que se produzca una onda mecánica son necesarias
las siguientes condiciones:
Una fuente de perturbación.•
Un medio o material a través del cual se propague la pertur-•
bación.
Un mecanismo por medio del cual las partículas del medio•
interactúen entre sí para intercambiar energía.
La fuente de perturbación provoca que las partículas que
componen el medio oscilen alrededor de una posición de equi-
librio, por lo que su desplazamiento neto es igual a cero. Al in-
teractuar las partículas unas con otras, se transfiere la energía
desde una partícula hacia su más próxima vecina y así sucesi-
vamente sin que haya transporte neto de la materia constitu-
yente del medio.
Idea principal
A nuestro alrededor existe una
gran variedad de fenómenos
físicos que presentan
características análogas a las
ondas. El sonido y la luz son
los fenómenos más frecuentes.
Algunos ejemplos de ondas
son: las sonoras, las sísmicas,
las explosivas, y otras que no
se pueden observar fácilmente
como las de radio, las señales
de televisión y los rayos X.
El estudio de los fenómenos
ondulatorios supone la utilización
de conceptos como período,
frecuencia, longitud de onda y
amplitud, y junto a ellos el de
frente de onda, característico
de las ondas bidimensionales y
tridimensionales.
Vocabulario
Onda mecánica, 149
Perturbación, 149
Ondas longitudinales, 152
Ondas transversales, 152
Cresta, 153
Valle, 153
Amplitud de onda, 153
Longitud de onda, 153
Período, 153
Frecuencia, 154
Lectoescritura
Al finalizar el desarrollo de este
tema, diseña un experimento
para demostrar al grupo
tus conocimientos sobre las
ondas. Puedes utilizar resortes,
cuerdas, espirales, cubetas con
diferentes soluciones. Acompaña
tu exposición con gráficos
explicativos.
Figura 6.1. Ejemplo de una onda mecánica que se formó al lanzar una piedra al agua.

150
Las ondas mecánicas, debido a su meca-
nismo de expansión, cuentan con las siguien-
tes características:
• La onda se propaga desde la fuente en to-
das las direcciones en que le sea posible.
• Dos ondas pueden entrecruzarse en el mismo
punto del medio sin modificarse la una a la
otra.
• La velocidad de la onda es una propiedad
que depende únicamente de las caracterís-
ticas físicas del medio.
Como ejemplo de ondas mecánicas, se en-
cuentra el caso de la sacudida por un extremo
de una alfombra o de un látigo, la alfombra o
el látigo no se desplazan, pero sí una onda se
propaga a través de ellas.
Las ondas que se forman en la superficie
del agua en forma de círculos concéntricos
cuando un cuerpo golpea la superficie es otro
caso de ondas mecánicas.
El sonido es también un ejemplo de una
onda mecánica y como tal necesita un medio
para propagarse, normalmente la atmósfera,
ya que está constituido por una variación de
la presión atmosférica. Debido a esta caracte-
rística no puede propagarse por el vacío, de
ahí que en el espacio no haya sonido.
El movimiento ondulatorio por el cual se
propaga energía de un lugar a otro, a través
de un medio material, sin transferir mate-
ria, se explica a través de las llamadas ondas
mecánicas.
La materia y la energía están íntimamente
relacionadas. La primera está representada
por partículas y la segunda por "ondas". En
esta relación se habla de la naturaleza dual,
corpuscular y ondulatoria de la materia, rela-
ción que se hace más evidente en el mundo
subatómico, ya que "algo" puede comportarse
como partícula u onda según el experimento
que se esté haciendo. Por ejemplo, la electri-
cidad está constituida por electrones y éstos
presentan este doble comportamiento.
Es muy frecuente la presencia de las on-
das en los fenómenos físicos como los elec-
tromagnéticos y los acústicos; así mismo en
la Tierra, cuando se presenta una falla en las
capas internas del planeta o cuando existe un
corrimiento de éstas, ocasiona un movimiento
sísmico. Esta vibración se debe a la propaga-
ción de ondas parecidas a las que se producen
cuando se acciona un diapasón.
Clasificación de las ondas
Las ondas se clasifican atendiendo a cuatro
aspectos diferentes: en función del medio en
el que se propagan, en función de su propa-
gación o frente de onda, en función de la di-
rección de la perturbación, y en función de su
periodicidad. En seguida estudiaremos cada
uno de dichos aspectos.
En función del medio en el que se propagan
Ondas mecánicas: necesitan un medio elás-
tico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse
como el agua, el aire, un resorte o una cuerda.
Las partículas del medio oscilan alrededor de
un punto fijo, por lo que no existe transporte
neto de materia a través del medio. Por ejem-
plo, cuando una gota cae a un estanque, la gota
transfiere energía y hace que las partículas de
Figura 6.2. El agua constituye un medio elástico en el que
pueden propagarse las ondas mecánicas.

151
Ondas gravitacionales: son ondas relaciona-
das con la masa de los objetos y la deforma-
ción del espacio-tiempo que le rodea. Cuando
un objeto sufre un cambio en su movimiento,
la deformación a su alrededor se mueve para
reajustarse a la nueva posición del objeto, lo que
produce ondulaciones en la geometría del es-
agua a su alrededor se muevan de arriba hacia
abajo. Este movimiento hace que las partícu-
las cercanas también se muevan de arriba ha-
cia abajo, formando ondas que se desplazan a
través de la superficie del agua, también hace
que pasen de una partícula a otra y se propa-
guen alejándose del lugar en el que la gota en-
tró en el estanque (figura 6.1).
Ondas electromagnéticas: las perturbaciones
producidas por la propagación a través del es-
pacio de campos eléctricos y magnéticos recibe
el nombre de ondas electromagnéticas.
A diferencia de las ondas mecánicas, las on-
das electromagnéticas se propagan por el espa-
cio sin que sea necesario un medio a través del
cual se transporten, pudiendo, por tanto, pro-
pagarse en el vacío con la velocidad de la luz.
Figura 6.4. Ondas gravitacionales.
pacio-tiempo. En general, en cuanto más ma-
sivo sea el cuerpo y mayor sea su aceleración,
mayor será la onda gravitacional producida.
En función de su propagación
o frente de onda
Ondas unidimensionales: son aquellas que
se propagan a lo largo de una sola dirección
del espacio y, por consiguiente, los rayos de es-
tas ondas son paralelos entre sí. La velocidad
de propagación de la onda en la superficie del
líquido dependerá de las propiedades del lí-
quido. Se producen ondas unidimensionales al
pulsar una cuerda o cordón elástico.
Crestas
Rayos
l
Figura 6.3. Las ondas electromagnéticas se propagan a la
velocidad de la luz.
Figura 6.5. Ondas
unidimensionales como
la de la cuerda de una
guitarra.

152
Ondas bidimensionales o superficiales: se
denominan también ondas superficiales y, por
consiguiente, son ondas que se propagan en
dos direcciones. Se pueden producir cuando
una persona percute intermitentemente la su-
perficie tranquila de un líquido, y se observa
una onda constituida por pulsos circulares
que se propagan a partir del punto de pertur-
bación. Cuando una onda es circular, los pul-
sos se propagan en todas las direcciones.
Ondastridimensionalesoesféricas:unaonda
es esférica o tridimensional cuando se produce
una perturbación de alguna de las propiedades
de un medio, como por ejemplo la presión del
aire y esa perturbación se propaga en el espacio
a la misma velocidad y en todas las direcciones.
El medio perturbado puede ser de naturaleza
diversa como aire, agua, un metal o el mismo
espacio. El sonido y las radiaciones electromag-
néticas son ondas tridimensionales.
En función de la dirección
de la perturbación
Ondas longitudinales: en éstas, las partícu-
las del medio en el que se propaga la onda vi-
bran de forma paralela a la dirección de pro-
pagación. Cuando una persona mueve hacia
el frente y hacia atrás el extremo de un resorte
estirado, dando a dicho extremo un movi-
miento oscilatorio en la dirección del propio
resorte, se observa que la perturbación está
constituida por una serie de compresiones y
rarefacciones que se propagan a lo largo del
resorte. Este tipo de perturbaciones que se
propagan en el resorte constituyen un ejem-
plo de ondas longitudinales, equivalentes a
las que produce el sonido cuando se propaga
en el aire.
Figura 6.7. Ondas tridimensionales o esféricas como la del
sonido.
Figura 6.8. El desplazamiento del resorte tiene la misma
dirección del movimiento de la onda, atrás y adelante.
Figura 6.6. Ondas bidimensionales
o superficiales, como la de una
piedrecilla en el lago.
Rayos
Crestas
Ondas transversales: una onda en la que la
vibración de las partículas se hace en la di-
rección perpendicular a la de propagación de
la onda. Un ejemplo lo constituye una cuerda

153
cuando se agita hacia arriba y hacia abajo y
genera ondas que vibran perpendicularmente
en la dirección de propagación.
En función de su periodicidad
En función de su periodicidad, las ondas son
periódicas, si la perturbación se produce por
ciclos repetitivos, y no periódicas, si la per-
turbación se produce aisladamente, o si cada
vez que se produce tiene características dife-
rentes.
Partes de una onda
Las partes más importantes de una onda son
la cresta, que es la región más elevada de la
onda; el valle, que es la región más baja de
la onda y contiene el nodo o punto que no se
perturba, y la amplitud de onda, que es una
Figura 6.9. La cuerda describe un movimiento hacia arriba y
hacia abajo y viceversa.
medida de la distancia desde el punto medio
hasta la parte superior de una cresta, o hasta
la base de un valle; también se define como el
desplazamiento máximo de la onda desde su
posición de equilibrio o de reposo.
Longitud de onda
Para ondas sinusoidales se define como la
distancia, medida en la dirección de propa-
gación, entre dos puntos que se encuentran
en el mismo estado de perturbación (cresta a
cresta, valle a valle, nodo a nodo).
La longitud de onda es un parámetro fí-
sico que indica el tamaño de una onda y que
por lo general se denota con la letra griega
lambda ().
En el Sistema Internacional, la unidad de
medida de la longitud de onda es el metro, al
igual que cualquier otra distancia. Dados los
órdenes de magnitud de este parámetro, por
comodidad se suele recurrir a submúltiplos
como el milímetro (mm), el micrómetro (μm),
y el nanómetro (nm).
Figura 6.10. Partes de una onda.
Longitud de onda
Amplitud
Amplitud
Figura 6.11. Representación de una onda sinusoidal.
Longitud de
onda
Distancia
Período
El período es el tiempo en el que se completa
una vibración. En el Sistema Internacional el
período se expresa en segundos, y se simbo-
liza por la letra T.
Amplitud
Longitud de onda

154
Frecuencia
La frecuencia es el número de vibraciones u
oscilaciones completas que se realizan en un
segundo.
La unidad de frecuencia se llama Hertz
(Hz), en honor a Heinrich Hertz, quien de-
mostró la existencia de las ondas de radio en
1886. Una vibración por segundo equivale a
un Hertz. Las frecuencias mayores se miden
en kilohertz (Khz) y las aún más grandes se
miden en megahertz (Mhz) y gigahertz (Ghz),
que corresponden a millones de Hz y miles de
millones de Hz, respectivamente.
La frecuencia es la inversa del período: f =
1/T. Así, si una partícula realiza ocho vibra-
ciones completas en un segundo, la frecuen-
cia será de 8 Hz y el período será entonces de
1/8 de segundo.
La velocidad de la onda y su frecuencia y
longitud de onda están relacionadas entre sí.
La longitud de onda (la distancia entre dos
crestas consecutivas) es inversamente propor-
cional a la frecuencia y directamente propor-
cional a la velocidad. En términos matemáticos,
esta relación se expresa por la ecuación: v = 
, donde v es la velocidad,  (la letra griega
nu) es la frecuencia y  (la letra griega lambda)
es la longitud de onda. A partir de esta ecua-
ción puede hallarse cualquiera de las tres can-
tidades si se conocen las otras dos.
Rapidez de una onda
La rapidez de un movimiento ondulatorio pe-
riódico se relaciona con la frecuencia y la lon-
gitud de las ondas; depende igualmente de las
propiedades del medio en el que se propaga la
onda. Para una cuerda, por ejemplo, se puede
apreciar que cuanto más gruesa tanto menor
será la rapidez de la onda. Esta rapidez tam-
bién depende de la tensión a la que se en-
cuentre sometida la cuerda; en tanto más ten-
sionada se encuentre, mayor será la velocidad
de propagación de la onda en la cuerda.
Para entender mejor este concepto, ata una
cuerda de un poco más de 6,0 metros de lon-
gitud a un clavo en la pared o en otro objeto
adecuado, mide los 6,0 metros de la cuerda
desde el nudo en la pared hasta el extremo
Figura 6.13. Representación de la rapidez de una onda.
t1
x
y t2
t3
t1 t2 t3
Figura 6.12. Período y frecuencia de una onda.
Instante t
Instante t +
T
2
Instante t + T
x

155
opuesto que debes coger con la mano, en se-
guida pulsa la cuerda con un movimiento ha-
cia arriba y hacia debajo de la mano, mide el
tiempo que gasta en llegar el pulso al otro ex-
tremo y determina la velocidad de propaga-
ción de la onda así:
v =
longitud de la cuerda
tiempo en segundos
Repite la actividad, primero modifica la
tensión de la cuerda, para lo cual te corres ha-
cia atrás o hacia adelante según lo prefieras,
y luego utiliza una cuerda más gruesa. Anota
los resultados en tu cuaderno.
Fenómenos de las ondas
Reflexión
La reflexión es un cambio que se produce
en la dirección de propagación de una onda
cuando ésta incide sobre una superficie donde
se refleja, cambiando su dirección, pero no su
forma. Si se traza una perpendicular al punto
de la superficie donde incide y se refleja la
onda (N), se encuentra que el ángulo de inci-
dencia (i), formado con (N), es igual al ángulo
de reflexión (r).
Refracción
Es el cambio de dirección que experimenta
una onda al pasar de un medio material a
otro. Si el medio al que pasa es de mayor den-
sidad, la onda pierde velocidad y su trayecto-
ria se acerca a la normal, en este caso (r) es
menor que (i). Este fenómeno sólo se produce
si la onda incide oblicuamente sobre la super-
ficie de separación de los dos medios y si és-
tos tienen índices de refracción distintos. La
refracción se origina en el cambio de veloci-
dad que experimenta la onda.
Figura 6.14. Reflexión del rayo de luz al incidir sobre un
espejo.
Rayo reflejado
Rayo incidente
Normal N.
r
i
Rayo
refractado
Rayo
incidente
r
i
Figura 6.15. Refracción del rayo de luz al pasar del aire al
agua, produciendo la imagen refractada del lápiz.

156
Difracción
La difracción es la propiedad que posee una
onda para rodear un obstáculo al ser inte-
rrumpida su propagación parcialmente por él.
En la figura 6.16 se muestra lo que le ocu-
rre a una onda que se propaga en dirección a
un orificio o abertura situada entre dos ba-
rreras. Se observa que la onda al pasar por el
orificio rodea ambos obstáculos y se dispersa
visiblemente. Se puede observar que al pasar
por un orificio dado, la difracción de la onda
será tanto más acentuada cuanto mayor sea
su longitud y si la onda que llega a la barrera
tuviese una longitud menor, su difracción
también sería de menor intensidad.
Por tanto, es posible acentuar la difracción
de una onda a través de un orificio, si se au-
menta su longitud de onda o se disminuye el
tamaño del orificio.
Una de las varias aplicaciones de la di-
fracción de las ondas se da para el conoci-
miento del tamaño de los átomos, ya que
para las longitudes de onda de los rayos X,
las distancias entre los planos atómicos y
moleculares existentes en los cristales hacen
que los rayos X sean difractados y al conocer
las leyes de difracción se puede determinar el
tamaño de los átomos.
Onda de choque: cuando un objeto viaja
con mayor rapidez que las de las ondas que
produce, éstas se traslapan en las orillas y el
patrón que generan las ondas traslapadas tie-
nen una forma de V. Cuando la onda es plana,
forma un patrón de círculos traslapados en
forma de V, pero cuando la onda es esférica, el
patrón de ondas traslapadas forma un cono. A
estos patrones en V o en cono se les denomina
ondas de choque.
La onda de choque de un avión supersó-
nico, en realidad, forma dos conos, uno de alta
presión con el vértice en la proa del avión y otro
de baja presión en la cola del avión. Esta alta
presión seguida inmediatamente de una menor
presión se conoce como estampido sónico.
En la parte a de la figura 6.17 se puede
apreciar un agrupamiento de los frentes de
onda cuando la velocidad del avión (va) es
menor que la velocidad del sonido (vs); en la
Figura 6.17. Representación de las ondas de choque.
a
va < vs
b
va = vs
c
va > vs
d
va > > vs
Figura 6.16. Difracción de una onda sonora al pasar por un
orificio, por ejemplo a través de una pared.
Pared
Barrera
Generador de
ondas planas

157
parte b se observa que cuando el avión viaja
a la velocidad del sonido, los frentes de onda
que emite hacia adelante se apilan frente a él;
y en c y d, cuando el avión se mueve a veloci-
dad supersónica, los frentes de onda se apilan
unos sobre otros a lo largo de los lados.
Interferencia
Este fenómeno ocurre cuando dos ondas se
combinan al encontrarse en el mismo punto
del espacio. La interferencia es la concurren-
cia de dos ondas en un punto del espacio. El
resultado que se obtiene es otra onda, que es
combinación de las ondas concurrentes (prin-
cipio de superposición). Por ejemplo cuando
lanzan al agua una segunda o tercera piedra. como ocurre con todas las demás ondas, se
refleja al encontrar un obstáculo de dimen-
siones apropiadas, como paredes, monta-
ñas, nubes y la propia superficie terrestre.
El ejemplo más conocido de la reflexión del
sonido es el eco, que consiste en la repe-
tición de un sonido por la reflexión de las
ondas que lo producen, cuando encuentra
un obstáculo adecuado.
Para que el eco pueda ser escuchado, es ne-
cesario que la sensación del sonido directo
haya terminado. Si se acepta como 340 m/s
el valor medio de la velocidad del sonido y se
tiene en cuenta que toda sensación auditiva
que persiste en el oído es 1/10 de segundo,
se deduce que para que haya eco percepti-
ble la superficie reflectora del sonido debe
estar ubicada mínimo a 17 metros.
• El radar. Es una tecnología electrónica que
aplica la reflexión del sonido para determi-
nar las profundidades de los lugares del mar
por donde navegan los barcos y submarinos;
se usa también para detectar la presencia de
objetos, su distancia, forma y tamaño. Para
esto se emite un sonido bajo el agua, que
después de reflejarse en el fondo del mar o
en el objeto es capturado por un receptor
que registra el tiempo empleado por el so-
Figura 6.18. Representación del fenómeno de interferencia.
Figura 6.19. Condiciones básicas para que se escuche el eco.
17 m
Aplicaciones asociadas a la reflexión
y a la refracción
Algunos efectos asociados a la reflexión y a
la refracción son el eco, el radar, el sonar y las
ecografías.
• El eco. Como el sonido es un movimiento
ondulatorio de carácter longitudinal, éste,

158
nido para hacer el doble viaje (ida y regreso),
y como se conoce la velocidad del sonido en
el agua, se puede fácilmente calcular la pro-
fundidad del mar o la distancia a la cual se
encuentra el objeto.
Debido a que las ondas sonoras son fácil-
menteabsorbidasporelagua,enlaactualidad
se usan ondas ultrasónicas cuyas frecuencias
son mayores a 20.000 ciclos por segundo, lo
que produce mayor precisión y aun con esta
tecnología se puede hacer un levantamiento
topográfico del fondo del mar.
El radar también es parte importante en el
pronóstico del tiempo, ya que puede detectar
lluvia y granizo en las nubes. El radar emite
ondas de radio en todas las direcciones.
Cuando una onda choca contra partículas
de agua o hielo, parte de su energía se re-
fleja de vuelta hacia el radar. Un receptor,
que mide la cantidad de energía devuelta,
recolecta y calcula la energía que regresa,
y determina cuántas partículas hay y cuán
lejos están, para lo cual toma el tiempo que
tardó la energía en regresar.
• Sonar. Parecido al radar, pero de uso dife-
rente, está también el sonar. Este sistema se
utiliza bajo el agua, es decir, en submarinos
o buques de guerra. El sonar emite pulsos de
ultrasonido mediante un dispositivo trans-
misor sumergido. Luego, a través de un mi-
crófono sensible, capta los pulsos reflejados
por posibles obstáculos o submarinos que se
hayan interpuesto a los pulsos. La deficien-
cia del sonar es que sólo puede saber la dis-
tancia a la que se encuentra el objeto, pero
no la profundidad, cosa que dificulta la ta-
rea de búsqueda de los submarinos.
Figura 6.20. Efecto de reflexión aplicado al sonar.
Figura 6.21. El radar meteorológico se utiliza para ayudar a
pronosticar las condiciones climáticas.
El tiempo de recorrido de la
onda en los dos sentidos varía
en sitios distintos. Los tiempos
indican que el fondo del
océano se hace más profundo
a medida que el barco se
aleja de la costa, y finalmente,
se convierte en una llanura.
Las ballenas y los delfines
usan una especie de sonar
para ubicar objetos en su
ambiente.
Sonar

159
Científico alemán nacido
en 1857. Tras hacerse inge-
niero en 1878, abandonó
esta profesión para dedi-
carse a la investigación en
física, materia en la que se
doctoró en la Universidad
de Berlín en 1880.
En 1885, Hertz aceptó la
posición de profesor de física
en Karlsruhe donde descu-
brió las ondas de radio en 1888, su trabajo más im-
portante. Estudio sobre la penetración de los rayos
catódicos en láminas delgadas de metal, concluyendo
que los rayos catódicos eran ondas y no partículas.
Después de encontrar que la velocidad de las
ondas de radio era la misma que la de la luz, Hertz
demostró que las ondas de radio, al igual que las de
la luz, podían reflejarse, refractarse y difractarse.
Confirmó en forma experimental las teorías del
físico inglés James C. Maxwell sobre la identidad de
las características entre las ondas luminosas y elec-
tromagnéticas, consagrándose a la tarea de emitir
estas últimas.
Para ello construyó un oscilador (antena emi-
sora) y un resonador (antena receptora), con los
Personajes y contextos
que transmitió ondas electromagnéticas y puso en
marcha la telegrafía sin hilos. Desde entonces, se
conocen como ondas hertzianas a las ondas elec-
tromagnéticas producidas por la oscilación de la
electricidad en un conductor, que se emplean en la
radio; también deriva de su nombre el hertzio, uni-
dad de frecuencia que equivale a un ciclo por se-
gundo y se representa por la abreviatura Hz (y sus
múltiplos: kilohertzio, megahertzio y gigahertzio).
Después continuó investigando en otros temas
científicos, hasta elaborar unos principios de me-
cánica (que aparecieron después de su muerte, en
1894), en los que desarrollaba toda la mecánica a
partir del principio de mínima acción, prescindiendo
del concepto de fuerza.
Lee diagramas
Ondas: semejanzas y diferencias
¿Cuáles pueden ser las similitudes y diferencias entre
las ondas A, B, C y D?
Ayuda: compara para cada onda la longitud, la
amplitud y la frecuencia, con el apoyo del siguiente
cuadro y su disposición en la cuadrícula.
Onda
Longitud
de onda
Amplitud
de onda
Frecuencia
de la onda
A
B
C
D
A B
DC
Heinrich Rudolf Hertz
1. ¿Qué influencia pudo tener la preparación
académica de Hertz en el descubrimiento
de las ondas de radio?
2. ¿Qué aplicaciones tiene el descubrimiento
de las ondas de radio?
3. ¿Qué aspectos de la biografía de Hertz
te han ayudado a comprender la importancia
de la ciencia?
Amplía la ficha biográfica

160
Geología
Ondas sísmicas
Un terremoto se produce por la sacudida o movi-
miento brusco de la corteza terrestre, que tiene su
origen a una cierta profundidad en un punto llamado
foco o hipocentro, generando ondas mecánicas, lla-
madas sísmicas, que se propagan en la superficie con
una intensidad tanto mayor cuanto menor sea la dis-
tancia respecto al epicentro.
La deformación de los materiales rocosos pro-
duce distintos tipos de ondas sísmicas. Un desliza-
miento súbito a lo largo de una falla, por ejemplo,
produce ondas longitudinales de empuje y tiro (P)
y transversales de cizalla (S). Los trenes de ondas P,
de compresión, establecidos por un empuje (o tiro)
en la dirección de propagación de la onda, causan
sacudidas de atrás hacia adelante de la superficie
terrestre. Los desplazamientos bruscos de cizalla se
mueven a través de los materiales con una velocidad
de onda menor al agitarse los planos desde arriba
hacia abajo.
Cuando las ondas P y S encuentran un límite,
como la discontinuidad de Mohorovicic (Moho), que
yace entre la corteza y el manto de la Tierra, se re-
flejan, refractan y transmiten en parte y se dividen
en algunos otros tipos de ondas que atraviesan la
Tierra. Los intervalos de propagación dependen de
los cambios en las velocidades de compresión y de
onda S al atravesar materiales con distintas propieda-
des elásticas. Las rocas graníticas corticales muestran
velocidades típicas de onda P de 6 km/s, mientras que
las rocas subyacentes máficas y ultramáficas (rocas
oscuras con contenidos crecientes de magnesio y
hierro como los basaltos y las peridotitas) presentan
velocidades de 7 y 8 km/s, respectivamente.
Comprensión de la lectura
¿Qué te aporta el estudio de las ondas mecánicas en
la comprensión de esta lectura? Explica brevemente
y coméntalo con tus compañeros.
Las imágenes de las ecografías se deben a una re-
construcción con base en la reflexión del sonido. Los
médicos gineco-obstetras utilizan estas imágenes
para seguir el desarrollo detallado del feto en el pro-
ceso de gestación y su aplicación no constituye nin-
gún tipo de riesgo para las pacientes.
Es una técnica en la que el sonido de frecuencia
muy alta es dirigido hacia el organismo donde se re-
fleja y el sonido reflejado es digitalizado para producir
una imagen móvil en una pantalla o una fotografía
de esa imagen. Esta técnica no se puede utilizar para
observar los huesos o los pulmones, ya que el aire y
los huesos absorben prácticamente todo el haz de
los ultrasonidos emitidos.
¿Qué importancia tienen para tí las imágenes eco-
gráficas? Explica brevemente y coméntalo con tus
compañeros.
Salud
Las ecografías
Explora
en internet
Explora
en internet
Consulta la siguiente página para observar y analizar algunas simulaciones de fenómenos ondulatorios:
www.newton.cnice.mes.es/4eso/ondas/ondas_indice.htm

Laboratorio
161
¿Cómo son las ondas mecánicas y sus propiedades?
Referente teórico
Los distintos movimientos ondulatorios tienen
una característica común: son situaciones
producidas en un punto del espacio, que se
propagan a través del mismo y se transmiten
a otros puntos.
Propósitos
• Identificar los principales componentes de
una onda mecánica y sus propiedades.
• Desarrollar su capacidad de investigación,
observación, comparación y análisis.
Materiales
Cuerdas, resortes, cubeta, agua, reglas de
plástico con uno y dos orificios en la base,
un balín y un lápiz.
¿Cómo proceder?
Desarrolla las actividades del 1 al 7 de acuerdo
con las orientaciones dadas en la tabla de abajo.
Análisis de datos y conclusiones
En cada caso registra tus observaciones
acompañadas de un dibujo y tu explicación de
lo observado.
Me aproximo al conocimiento como
científico(a) natural
Comunico el proceso de indagación y los resultados, utilizando gráficas,•
tablas, ecuaciones aritméticas y algebraicas.
¿Cómo proceder? Registra los siguientes datos
1. Toma una cuerda, de un extremo manténla fija, y del
otro, genera un movimiento ondulatorio.
a. ¿Qué observas?
b. Dibuja lo que observaste.
c. ¿Qué tipo de ondas se describen, cuáles son
sus partes?
2. Toma la misma cuerda y genera movimientos
ondulatorios en ambos extremos.
a. ¿Qué observas?
c. ¿Por qué ocurre este fenómeno?
3. Toma un resorte y genera desde uno de sus extremos
un movimiento horizontal.
a. ¿Qué observas?
c. ¿Qué tipo de ondas se describen?
4. Toma una cubeta, llénala con agua hasta la mitad,
cuando el agua esté en estado de equilibrio, desde
cierta altura, lanza en línea recta un balín.
a. ¿Qué observas?
c. ¿Qué tipos de ondas se describen?
d. ¿Qué partes de la onda alcanzas a distinguir?
5. Mantén el agua de la cubeta en estado de equilibrio,
desde uno de sus extremos genera un movimiento
ondulatorio con una regla de plástico.
a. ¿Qué observas?
c. ¿Qué tipo de ondas se describen?
d. ¿Qué diferencias encuentras con las ondas descritas
en el punto anterior?
6. Mantén el agua de la cubeta en estado de equilibrio,
en uno de sus extremos coloca un obstáculo y desde el
otro genera un movimiento ondulatorio con la regla de
plástico.
a. ¿Qué observas?
b. Dibuja lo que observaste y ubica sus partes.
d. ¿Cuál es el nombre de este fenómeno ondulatorio?
7. Mantén el agua de la cubeta en estado de equilibrio, en
uno de sus extremos coloca la regla con los orificios y
desde el otro genera un movimiento ondulatorio con otra
regla de plástico.
a. ¿Qué observas?
b. Dibuja lo que observaste y ubica sus partes.
d. ¿Cuál es el nombre de este fenómeno ondulatorio?

162
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Los ultrasonidos
El ultrasonido son ondas acústicas cuya fre-
cuencia está por encima de los 20 Khz, corres-
ponden a vibraciones de un medio natural,
similares a las ondas sonoras, pero cuya fre-
cuencia no está en el umbral de percep-
ción del oído humano. El estudio
y aplicación de estas vibra-
ciones reciben el nombre
de ultrasónica. Para una
misma amplitud un ul-
trasonido emite mucho
más energía que un so-
nido audible puesto que
tiene más frecuencia.
A finales del siglo XIX
se comenzó a investigar con un
pequeño silbato ultrasónico la fre-
cuencia umbral superior de audición
del ser humano, y también se estudió la fre-
cuencia umbral superior de algunos animales,
con el fin de precisar la importancia de la rela-
ción auditiva de los organismos con el medio y
de compararla con la de las personas.
El ultrasonido y sus aplicaciones
La frecuencia más elevada de captación de
sonido de algunos animales con respecto a las
personas, como roedores, perros o gatos, se ex-
plota en la fabricación de ahuyentadores ultra-
sónicos de estos animales, que a pesar de ser
inaudibles para el ser humano sí afectan a los
animales dentro del margen de ma-
yor sensibilidad de cada especie,
ya que hace insoportable su
permanencia en su radio de
acción.
También algunas es-
pecies de insectos como
mosquitos, moscas, cuca-
rachas, etc., son afectadas
por las vibraciones ultrasóni-
cas del medio, que perturban su
sistema nervioso y provocan que
abandonen la zona de acción de
los aparatos. Los ahuyentadores
están diseñados con base en la emisión de on-
das ultrasónicas.
Aplicaciones de los ultrasonidos
En medicina se usan las ondas ultrasónicas
en el diagnóstico y en el tratamiento médico.
El tratamiento está relacionado con la des-
trucción de tejidos u objetos indeseables en el
organismo como tumores, cálculos biliares y
renales, mediante ondas ultrasónicas de alta
intensidad que se dirigen o enfocan hacia el
material indeseado.
Se trata de una técnica de pulso y eco muy
semejante al sonar, cuyo procedimiento con-
siste en emitir un breve pulso de ultrasonido
mediante un transductor que transforma un
pulso eléctrico en una vibración mecánica,
que a su vez produce un pulso de onda sonora,Figura 6.23. Ultrasonidos en la vida animal.
Figura 6.22. Ecografía.
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
Indago sobre un avance tecnológico y sus aplicaciones en la medicina.•
Ser humano
Murciélago
Mosquitos
Mariposas
Moscas
Cucarachas
Grillos
Perros
Saltamontes
Roedores
Delfines
Topos
Otros
En Khz
0,02
0,05
0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
20
50
100
200
Ultrasonidos

163
163
parte de este pulso se refleja en varias super-
ficies interiores del organismo, pero la mayor
parte prosigue. La detección de los pulsos re-
flejados se lleva a cabo en el mismo transduc-
tor que transforma ahora los pulsos de sonido
en pulsos eléctricos y estos pulsos se pueden
entonces presentar en una pantalla de tubo de
rayos catódicos o en un monitor de televisión.
Con esta técnica es posible encontrar tu-
mores y otros crecimientos anormales, o bol-
sas de fluido; se pueden examinar también
las válvulas del corazón y el desarrollo de un
feto, así como obtener información acerca de
diversos órganos del cuerpo, como el cerebro,
el corazón, el hígado y los riñones.
Aunque el ultrasonido no reemplaza los
rayos X, sí es de gran ayuda para cierto tipo
de diagnósticos, ya que existen ciertos tejidos
y bolsas de fluidos que no son detectadas por
los rayos X, pero sí son detectadas por el ul-
trasonido.
También es importante porque por in-
termedio de esta técnica se pueden obtener
imágenes en tiempo real como si se estuviera
viendo una película de imágenes del interior
del organismo, pueden mostrar la estructura
y el movimiento de los órganos internos del
cuerpo, como también la sangre que fluye por
los vasos sanguíneos.
No hay evidencias de efectos perjudicia-
les con las imágenes ultrasónicas, como sí las
hay con las imágenes de rayos X, por eso se
considera como una técnica no invasiva; sin
embargo, ésta no reemplaza a todas las de-
más técnicas conocidas. Sus mayores incon-
venientes se relacionan con la dispersión de
la luz, ya que esto limita la nitidez de las imá-
genes y el modo en el que se refleja el sonido
en la materia no es igual al de la luz o al de
los rayos X, por lo que se obtiene distinto tipo
de información con distintas clases de imá-
genes. Pero a pesar de todo, su aplicación es
cada vez mayor en medicina, equipos de fi-
sioterapia, diagnosis, cirugía y ecografías, en-
tre otras muchas.
Las ondas ultrasónicas han adquirido gran
importancia en los últimos años, por tal razón,
sus propiedades específicas han sido aplica-
das en varias ramas de la industria, como:
medición de distancias y espesores, soldadura
de plásticos y metales, taladrado, limpieza de
piezas de joyería, mecánica y óptica, alarmas,
detectores de bancos de pescado; también se
utilizan para precipitar partículas sólidas en
humos y aerosoles, para separar la grasa en el
agua, para reducir la espuma en el envasado
de bebidas a alta velocidad. También permite
ayudar a determinar si una pieza tiene defec-
tos de fabricación (grietas internas, poros).
1. En un párrafo explica cómo se aplican los
contenidos del tema en los ultrasonidos.
2. Indaga sobre otros avances tecnológicos re-
lacionados con las ondas mecánicas y pre-
para una breve exposición para el grupo.
1. Si tuvieses que tomar la decisión de incorporar el
ultrasonido en las labores del hogar, ¿para qué
actividades en especial lo emplearías y por qué?
2. Reúnete con otros compañeros, comenten las
razones expuestas en la situación anterior y
elaboren un plan y un diseño para implementar
un recurso tecnológico que sea posible de hacer.
... hacia el desarrollo de compromisos
1. ¿Qué organismos utiliza el ultrasonido
como medio de sobrevivencia?
2. ¿Qué efectos favorables, en términos sociales y
ambientales, produce el uso de estas tecnologías?
Analiza el impacto social y ambiental

El sonido
Tema
Competencias
Comprensión
de información
• Identifico las cualidades
del sonido: intensidad,
tono y timbre.
• Establezco relaciones
entre la velocidad del
sonido y su paso por
diferentes medios.
• Explico brevemente en
qué consiste la percepción
auditiva en el ser humano.
Indagación
y experimentación
• Exploro la transmisión del
sonido en una cuerda.
• Construyo el modelo de
un teléfono.
Promoción
de compromisos
• Aprecio los sonidos
naturales y artificiales y el
aporte del conocimiento
científico para su
comprensión.
• Identifico algunos efectos
de la contaminación
auditiva.
Resuelve los siguientes ejercicios en tu cuaderno de actividades:
1. Haz una lista de algunos sonidos agradables, y otra de
sonidos desagradables.
2. ¿Crees que el sonido se puede transmitir por el vacío?
¿Por qué?
3. ¿Qué crees que es el eco y cuándo se produce?
4. Si un rayo cae a 2 km de donde tú estás, ¿cuánto tiempo
crees que tarda el trueno en llegar a tu oído?
5. Indica tres efectos nocivos producidos por la contaminación
acústica.
6. Lee la siguiente frase y argumenta a su favor o en su contra:
"Todos los organismos tienen la misma capacidad auditiva".
Manejo conocimientos propios
de las ciencias naturales
• Establezco relaciones entre frecuencia, amplitud, velocidad
de propagación y longitud de onda en diversos tipos de
ondas mecánicas.
Explico el principio de conservación de la energía en ondas•
que cambian de medio de propagación.
Explico las aplicaciones de las ondas estacionarias en el•
desarrollo de instrumentos musicales.
164

Explora
Me aproximo al conocimiento como científico(a) natural
Formulo preguntas específicas sobre una observación, sobre una experiencia o sobre•
las aplicaciones de teorías científicas.
¿Cómo se transmite el sonido en una cuerda?
¿Cómo proceder?
1 Ata la cuchara a un extremo del hilo.
2 Pon el otro extremo de la cuerda bien
tensionada en tu oído, y deja que la cuchara
cuelgue libremente.
3 Tapa el otro oído con un dedo.
4 Pídele a un amigo que golpee la cuchara, con
otra cuchara.
5 Repite el procedimiento con la pita.
6 Registra tus observaciones en cada caso.
Razona y concluye
1 ¿Qué ocurre en cada caso cuando empleas
un trozo de cuerda más corto? Explica
brevemente.
2 ¿Qué pasa si usas una cuerda aún más larga?
3 ¿Qué pasa cuando usas la cuerda gruesa?
Explora algo más
1 Plantea algunas preguntas que te causen curiosidad acerca de la actividad anterior.
2 Diseña otra actividad para mostrar las propiedades del sonido. Descríbela brevemente.
Materiales
Una cuchara metálica•
Dos metros de hilo•
Dos metros de pita•
165

166
¿Qué es el sonido?
El sonido es una forma de energía, como la electricidad y la
luz. Está constituido por ondas sonoras que se forman cuando
las moléculas de aire vibran como producto de una perturba-
ción y se desplazan hasta el órgano receptor u oído. Cuando se
aplaude o se cierra una puerta, se producen ondas sonoras que
viajan a través del aire, llegan al oído y luego hacia el cerebro,
el cual interpreta o reconoce el sonido.
En otras palabras, el sonido es, desde el punto de vista fí-
sico, el movimiento ondulatorio en un medio elástico (normal-
mente el aire), debido a cambios rápidos de presión, generados
por el movimiento vibratorio de un cuerpo sonoro. En general,
se llama sonido a la sensación percibida en el órgano del oído y
producida por el movimiento vibratorio del medio.
Compresión y rarefacción
El aire, que es una mezcla de gases, está compuesto por peque-
ñísimas partículas invisibles. Cuando el aire está quieto, las
partículas, en promedio, están a igual distancia, pero un objeto
vibrante puede hacer que éstas generen un sistema de partícu-
las que se acerquen y se separen, de manera que se muevan a
través del aire. La parte del sistema que reúne las partículas se
denomina área de compresión, y la parte del sistema que separa o
aleja las partículas se llama área de rarefacción.
Idea principal
El sonido se propaga a través
de un medio sólido, líquido o
gaseoso. Las partículas materiales
que transmiten el sonido oscilan
en la dirección de la propagación
de las mismas ondas. Como en el
espacio extraterrestre hay vacío
donde sólo se propagan las ondas
de luz y de radio, los astronautas
utilizan radiotransmisores, de
lo contrario, aunque estuvieran
frente a frente no podrían
escucharse ni aun si gritaran
fuertemente.
Vocabulario
Sonido, 166
Frecuencia, 167
Eco, 167
Velocidad, 168
Rapidez, 169
Reflexión, 170
Refracción, 170
Difracción, 171
Reverberación, 172
Resonancia, 172
Intensidad, 173
Decibelio (dB), 174
Tono o altura, 175
Timbre, 176
Ruido, 178
Amplitud, 183
Lectoescritura
1. Indaga qué tipo de instrumentos
conforman una orquesta
sinfónica, y cómo se aplica
el conocimiento de las ondas
sonoras durante su ejecución.
2. Prepara una exposición para
el grupo, acompañando tu
trabajo con el modelo de un
instrumento; puedes escoger el
instrumento que más te guste.
Figura 7.1. El sonido se produce como consecuencia de las compresiones y
rarefacciones de un medio elástico, o sea, de las vibraciones que se generan en él.
Cuerda vibrante
Ondas sonoras
Compresión,
parte de la onda
sonora donde las
moléculas están
concentradas.
Rarefacción,
parte de la onda
sonora donde las
moléculas están
más separadas.

167
Las vibraciones producen sonidos al crear
efectos de compresión y rarefacción, los cua-
les se desplazan a través del aire hasta llegar
al oído. Cualquier sólido, gas o líquido que
transmite el efecto del sonido se denomina
medio de transmisión. Para el sonido, el me-
dio es la materia ubicada entre el objeto que
vibra y el tímpano del oído.
Cuando se hace referencia al sonido audi-
ble por el oído humano, se está hablando de
la sensación detectada por el oído, que produ-
cen las rápidas variaciones de presión (com-
presión y rarefacción) en el aire por encima y
por debajo de un valor determinado. Este va-
lor es de aproximadamente 1 atmósfera.
Cuando las rápidas variaciones de presión
(compresión y rarefacción) se centran entre
20 y 20.000 veces por segundo, equivalente a
una frecuencia de 20 Hz a 20 Khz, el sonido
es potencialmente audible.
Los sonidos muy fuertes son causados por
grandes variaciones de presión. El sonido puede
ser producido por diferentes fuentes, desde una
persona que habla hasta un altavoz, que es una
membrana móvil que comprime el aire y ge-
nera ondas sonoras.
¿Qué es la frecuencia?
Como se mencionó antes, la frecuencia de
una onda sonora se define como el número
de pulsaciones (ciclos) que presenta por uni-
dad de tiempo (segundo). La unidad corres-
pondiente a una frecuencia de una vibración
o un ciclo por segundo se denomina hertz o
hertzio (Hz).
Las frecuencias más bajas corresponden a
lo que habitualmente se llama sonidos gra-
ves, que son sonidos con vibraciones lentas.
Las frecuencias más altas corresponden a lo
que se denomina sonidos agudos y son vibra-
ciones muy rápidas.
El espectro de frecuencias audible varía
según cada persona, edad, etc. Sin embargo,
normalmente se acepta como sonidos audi-
bles por el ser humano aquellos cuyo inter-
valo se encuentra entre 20 Hz y 20 Khz.
El ultrasonido en la naturaleza
Para los animales de vida nocturna el empleo
del eco es algo tan habitual, como las demás
formas de señalización acústica.
Su mecanismo se basa en una onda sonora
emitida por el animal, que es reflejada por los
objetos que se encuentra en su camino y que re-
gresan de nuevo al oído del animal. De acuerdo
con el tiempo que se necesite para que la onda
sonora regrese, el animal puede determinar la
distancia a la que se encuentra el objeto.
Figura 7.2. El murciélago tiene un sistema auditivo muy
desarrollado que le permite estimar distancias en la noche y
cazar a su presa.

168
Además, por el carácter del eco, puede lle-
gar a identificar las cualidades del objeto.
Muchos animales como los guácharos, que
son aves nocturnas, y los murciélagos, poseen
la propiedad de utilizar la ecolocalización, que
como su nombre lo indica, a través del eco lo-
calizan cualquier obstáculo que encuentren
en su camino. Como todo el día lo pasan en la
profundidad de las cuevas, en plena oscuridad
atraviesan rápidamente los sinuosos pasillos
subterráneos, sin tropezar contra las paredes y
salientes.
De una manera similar se orientan los pe-
ces; el movimiento de sus cuerpos provoca
en el medio submarino compresiones locales,
que se propagan hacia distintas partes, igual
que las ondas corrientes. Su repercusión en
los objetos lo capta un órgano especial, la lí-
nea lateral, que poseen todos los peces y an-
fibios rabudos.
Por medio de esta vibrolocalización estos
animales, incluso de noche, no tropiezan con-
tra los obstáculos submarinos.
A los murciélagos y delfines la ecolocaliza-
ción no sólo les sirve para esquivar obstáculos,
también para localizar las presas. Para ello
necesitan ultrasonidos de frecuencias que va-
rían entre 40
y 300 mil ci-
clos por se-
gundo y una
longitud de
onda de uno a
tres milímetros.
Estos seres
no sólo deben
recibir informa-
ción acerca del
lugar donde está la
presa en el momento dado,
sino también hacia dónde se
dirige y qué velocidad man-
tiene. Al parecer por eso los murciélagos uti-
lizan impulsos sonoros para la localización, en
los que varía la frecuencia de las oscilaciones
de las ondas sonoras.
Los murciélagos no sólo pueden orien-
tarse en el aire, también lo hacen en el agua.
Al volar sobre la superficie del líquido envían
hacia abajo señales acústicas y, tan pronto re-
ciben la respuesta adecuada, meten las garras
en el agua y sacan la presa a la superficie. Re-
sulta que para el murciélago los peces son to-
talmente "invisibles", pero éstos poseen veji-
gas natatorias llenas de gas, que son las que
delatan al pez. Los murciélagos sondean con
el localizador el espesor del agua y los detec-
tan fácilmente.
También son grandes especialistas en
ecolocalización las ballenas y las focas de las
regiones polares, quienes durante la mayor
parte del año tienen que atrapar peces debajo
de una gruesa capa de hielo. En las largas no-
ches polares es natural que haya que recurrir
a la ayuda del oído.
Propagación
del sonido
Las ondas sonoras son un tipo de ondas mecá-
nicas llamadas longitudinales. Son mecánicas
porque necesitan un medio material para su
propagación, y longitudinales porque las par-
tículas del medio vibran en la misma dirección
en la que se propaga la onda y pueden propa-
garse en medios sólidos, líquidos y gaseosos.
La propagación de una onda sonora con-
siste en sucesivas compresiones y rarefac-
ciones del medio, producidas por un foco en
movimiento vibratorio. Al paso de la onda,
el medio experimenta variaciones periódicas
de presión. Toda onda sonora requiere una
fuente emisora, un medio transmisor y un re-
ceptor o detector de sonidos.
168

169
Las frecuencias más bajas que las audibles
se llaman infrasonidos, y a las ondas que las
producen se les denominan ondas infrasóni-
cas. Las frecuencias más altas que las audi-
bles se llaman ultrasonidos, y las ondas que
las producen, ondas ultrasónicas.
Velocidad de propagación
del sonido
Todos hemos visto el relámpago de luz que
produce un rayo y un momento después he-
mos oído el trueno; esto ocurre porque el so-
nido viaja más lento que la luz.
La velocidad con la que se propaga el so-
nido no depende de su intensidad u otra cua-
lidad, sino de las propiedades del medio.
El sonido se propaga con mayor velocidad
en los medios más rígidos, por lo que la velo-
cidad de propagación es mayor en los sólidos
que en los líquidos y los gases.
Propagación por los diferentes medios
Se ha determinado el valor de la velocidad de
propagación del sonido en algunos materia-
les, esos valores de velocidad se muestran en
la tabla 7.1.
Elsonidosepropagaatravésdelaspartícu-
las que forman un medio. Cuando a una par-
tícula se le suministra una energía que la hace
vibrar, ésta transmite su vibración a las partícu
las que la rodean, así propaga la energía que
inicialmente se había proporcionado. Al arrojar
una piedra a la superficie de un estanque con
agua, las partículas del agua oscilan y transmi-
ten su movimiento a las partículas contiguas, y
así sucesivamente. Después de un tiempo, las
ondas se van atenuando hasta desaparecer.
Es por esto que la rapidez con la que se
propagan los sonidos depende de los diferen-
tes materiales mediante los que se muevan.
No es lo mismo propagar un sonido en el aire,
donde las partículas están más separadas, que
hacerlo en un sólido como el hierro, en donde
sus partículas están muy juntas.
La velocidad del sonido no sólo depende
del medio en sí; también depende del estado
termodinámico en que se encuentre el medio,
debido a que el módulo de compresibilidad y
la densidad dependen de la temperatura y de
otros factores. En la tabla 7.2 se presentan al-
gunos valores de la velocidad del sonido en
diferentes medios, según las condiciones de
temperatura.
Vehículos supersónicos
Cuando la rapidez de una fuente sonora es
igual a la velocidad del sonido, el ruido y la
perturbación que ocasiona en el aire forman
una onda de choque que contiene gran canti-
dad de energía, debido a que las ondas se ubi-
can unas sobre otras, directamente al frente
de la fuente.Tabla 7.1. Velocidad del sonido en distintos medios (a 20 ºC).
Tabla 7.2. Velocidad del sonido.
Sustancia Densidad (kg/m3) Velocidad (m/s)
Aire 1.20 344
Etanol 790 1.200
Benceno 870 1.300
Agua 1.000 1.498
Aluminio 2.700 5.000
Cobre 8.910 3.750
Vidrio 2.300 5.170
Granito 2.750 6.000
Hierro 7.900 5.120
Medio Velocidad (m/s)
Aire (0 °C) 331
Aire (20 °C) 343
Hidrógeno (0 °C) 1.286
Oxígeno (0 °C) 317
Helio (0 °C) 972
Agua (25 °C) 1.493
Alcohol metílico (25 °C) 1.143
Agua de mar (25 °C) 1.533

170
Una lancha rápida puede viajar con mayor
rapidez que las ondas que produce y corta el
agua generando una onda de proa bidimen-
sional, que forma una V producida por círculos
traslapados. Cuando un avión viaja a la veloci-
dad del sonido, ocurre algo similar, la onda de
choque se produce por traslape de esferas que
forman un cono. Las crestas de las ondas se
sobreponen y perturban el flujo de aire sobre
las alas del avión, dificultando para el piloto
controlar la nave, lo que requiere una mayor
potencia para romper esta "barrera" y lograr
así viajar a mayor velocidad que la del sonido y
con mayor maniobrabilidad de la nave.
Cuando el avión supera la velocidad del
sonido, se produce una llamada onda de cho-
que que cuando alcanza a ser percibida por
un observador, según la altura a la que vuele
el avión, éste la percibe en forma de un in-
tenso estampido que, aunque sólo dura una
fracción de segundo, tiene energía suficiente
para hacer vibrar y hasta romper algunos ma-
teriales de cristal.
Una vez superada la velocidad del sonido,
el avión vuela de forma constante y no pertur-
bada porque ninguna onda sonora se puede
propagar frente a él; sin embargo, un obser-
vador externo siempre escuchará una onda de
choque doble: la generada por el extremo de-
lantero del avión y la producida por la cola del
mismo.
Un avión que tenga la potencia suficiente
podrá viajar fácilmente con una mayor rapi-
dez que la del sonido y se le denomina super-
sónico, las velocidades que puede alcanzar se
dan en número Mach, que se obtiene por la
relación entre la velocidad del avión y la ve-
locidad del sonido asumida como de 300 m/s;
una velocidad de 2 Mach equivale a 600 m/s y
una de 5 Mach equivale a 1.500 m/s.
Fenómenos
relacionados con la
reflexión del sonido
El sonido presenta el fenómeno de reflexión, así
pues, cuando sobre un obstáculo una onda so-
nora se refleja, el ángulo de incidencia es igual
al ángulo de reflexión, y varios fenómenos,
como en el caso del eco, son el resultado de la
reflexión del sonido. El sonar se basa en la re-
flexión de los sonidos propagados en el agua.
La fracción de la energía que porta la onda
sonora es grande si la superficie de reflexión
es rígida y lisa y es menor si la superficie es
suave e irregular.
En un recinto, si las paredes son superfi-
cies reflectoras muy absorbentes, la intensidad
del sonido será baja y se dice entonces que el
recinto suena gris y sin vida; generalmente se
usan para hacer grabaciones o para espacios
de reposo. La adecuada reflexión del sonido
en un recinto lo hace vivo y lleno, como en el
caso de auditorios y salas de concierto.
El sonido está sometido al fenómeno de la
refracción, es decir, a la desviación que sufren
las ondas en la dirección de su propagación,
cuando el sonido pasa de un medio a otro di-
ferente. En este fenómeno, el ángulo de re-
fracción no es igual al de incidencia.
La refracción se debe a que al cambiar de
medio, cambia la velocidad de propagación
Figura 7.3. Representación de la percepción del sonido que
produce un avión supersónico.
Avión
supersónico
Onda de choque
frontal
Onda de choque
de cola

171
99
del sonido. La refracción también puede pro-
ducirse dentro de un mismo medio, cuando
las características de éste no son homogéneas;
por ejemplo, cuando de un punto a otro de un
medio aumenta o disminuye la temperatura o
la densidad.
Si la densidad del medio aumenta, la velo-
cidad de las ondas sonoras por lo general au-
menta y la dirección del haz de ondas se aleja
de la normal, formando un ángulo de refrac-
ción mayor que el ángulo de incidencia. Si el
medio es de menor densidad ocurre lo con-
trario.
Difracción
Cuando las ondas sonoras inciden sobre una
abertura u obstáculo que impide su propaga-
ción, de ancho igual o menor que la longitud
de las ondas, todos los puntos de su plano se
convierten en fuentes secundarias de ondas
y emiten nuevas ondas, denominadas ondas
difractadas, que se propagan al otro lado de la
abertura en todas las direcciones.
Esto explica por qué, en general, un obs-
táculo no impide el avance de una onda
sonora.
La difracción se puede producir por dos
motivos diferentes:
Porque una onda sonora encuentra a su•
paso un pequeño obstáculo y lo rodea. Las
bajas frecuencias son más capaces de rodear
los obstáculos que las altas. La onda rodea
los obstáculos, pues cada molécula del aire
se comporta como una nueva fuente de so-
nido. Esto permite oír aunque no se vea la
fuente sonora original.
Cuando el sonido pasa por una abertura•
grande en comparación con su longitud de
onda, éste pasa de manera
nítida y sólo se absorbe
una parte alrededor de
Figura 7.4. Representación del fenómeno de reflexión.
Figura 7.6. Diagrama que
ilustra la difracción de ondas
planas en agua al pasar por una
rendija estrecha.
θi3
θr3
Rayo reflejado
Rayo 3
θi1
θr1
Rayo refractado
Rayo 1
Aire
Agua
Figura 7.5. Representación del fenómeno de refracción.
Barrera
Generador
de ondas
planas
Rendija

172
las paredes de la abertura. Pero si la aber-
tura es muy angosta en relación con la lon-
gitud de onda, el sonido se difracta y lo que
se escucha al otro lado es muy difuso.
Reverberación y resonancia
La reverberación es un conjunto de reflexio-
nes múltiples que ocurren cuando el sonido
se refleja en las paredes, en el techo y el piso
de un recinto y estas superficies reflectoras
vuelven a reflejarlo, llegando a repetir estas
reflexiones varias veces.
Este fenómeno ocurre porque las ondas
sonoras inciden en las diferentes superficies y
éstas las reflejan de diferente forma según su
coeficiente de reflexión acústica, el cual está
determinado por las características físicas del
local y de sus superficies.
Por otra parte, si las superficies reflectoras
son muy absorbentes, la intensidad del sonido
es baja y se dice que el recinto suena gris y sin
vida, ya que según los especialistas en acús-
tica, la buena reflexión del sonido en un re-
cinto lo hace vivo y lleno.
En el diseño de un auditorio o sala de con-
ciertos se debe encontrar un equilibrio entre
la reverberación y la absorción, y con frecuen-
cia se instalan superficies muy reflectoras de-
trás del escenario que dirijan el sonido hacia
la audiencia, para lo cual es indispensable el
conocimiento de la acústica, que se basa en
aplicaciones de las propiedades del sonido.
La resonancia ocurre cuando las frecuen-
cias de las vibraciones forzadas de un objeto
coinciden con la frecuencia natural del mismo,
lo que provoca un aumento sustancial de la
amplitud. Literalmente, resonancia quiere de-
cir "volver a sonar"; por tanto, para que algo
resuene se necesita una fuerza que lo regrese
a su posición inicial y que la energía sea sufi-
ciente para mantenerlo vibrando.
El sonido de una guitarra acústica no pro-
viene sólo de las cuerdas que vibran y crean un
patrón de compresión y rarefacción en el aire,
sino de las vibraciones del cuerpo de la guita-
rra y del aire que hay en su interior. Cuando la
cuerda está sujeta a la guitarra, el cuerpo del
instrumento y el aire presente en su interior vi-
bran a la misma frecuencia que las cuerdas, o
dicho de otra manera, están en resonancia.
La resonancia acentúa no sólo el sonido
de la música y no se restringe únicamente al
Figura 7.7. El sonido nos puede llegar de manera directa a través de un conjunto de reflexiones múltiples.
F
R
F
R
Sonido directo Sonido con reverberación

173
movimiento ondulatorio. Se presenta siempre
que se aplican impulsos sucesivos a un ob-
jeto en vibración con su frecuencia natural,
acentúa el color de las hojas, la altura de las
mareas, la operación de los rayos láser y una
multiplicidad de fenómenos que imparten be-
lleza al mundo que nos rodea.
Instrumentos musicales
de cuerdas
En los instrumentos de cuerda el sonido se
produce al poner a vibrar cuerdas de tripa o
alambres de acero que se templan a través de
un traste según el sonido que se quiere pro-
ducir. Dichas cuerdas son más cortas, más ti-
rantes, cuando han de emitir sonidos más
agudos. Estos instrumentos se pueden clasificar
de acuerdo con el accionar de las cuerdas, así:
En los instrumentos de cuerdas soltadas,•
el sonido es emitido por la separación de
la cuerda de su posición de equilibrio y es
soltada sin velocidad inicial para que os-
cile libremente, como en el caso del arpa, la
bandolina, la guitarra y el cuatro.
En los instrumentos de cuerdas golpeados,•
el sonido es provocado por el choque de un
martillo que da a la cuerda una velocidad
inicial, ésta oscila después libremente, como
en el caso del piano.
En los instrumentos de cuerdas frotadas, el•
sonido es provocado por el rozamiento de
un arco sobre la cuerda, como en el caso
del violín, el violonchelo, la viola y el con-
trabajo.
Instrumentos musicales
de viento
En los instrumentos musicales de viento, el
sonido se produce por una vibración de una
columna de aire en el instrumento; hay varias
formas de poner a vibrar esa columna de aire.
En los instrumentos de metal como trompe-
tas y trombones, las vibraciones de los labios
del ejecutante interaccionan con las ondas es-
tacionarias que se establecen por la reflexión
de la energía acústica dentro del instrumento,
debido al abocinamiento de la boca. Las lon-
gitudes de las columnas de aire que vibran se
manipulan o controlan oprimiendo válvulas.
En los instrumentos de viento como cla-
rinetes, saxofones y oboes, el ejecutante pro-
duce una corriente de aire que pone a vibrar
una lengüeta. En las flautas, el músico sopla
el aire contra la orilla de un agujero y produce
una corriente variable que pone a vibrar la co-
lumna de aire.
Cualidades del sonido
Intensidad
La intensidad del sonido es una propiedad
que está relacionada con la energía de vibra-
ción de la fuente que emite la onda sonora. Al
propagarse, esta onda transporta energía y la
distribuye en todas direcciones. Cuanto ma-
Figura 7.8. Instrumentos
de cuerda.

Oído. Cuando suena la
trompeta, vibra el aire
que está alrededor. El
oído externo dirige las
vibraciones hacia el
canal auditivo.
Tímpano. Dentro de la
cabeza, las vibraciones
golpean una membrana
llamada tímpano, haciendo
que se mueva hacia atrás y
hacia adelante.
Huesecillos. Cuando
el tímpano vibra,
hace mover tres
huesos diminutos
llamados huesecillos.
Cóclea. Dentro del oído, los huesecillos
vibran contra la cóclea. Las vibraciones
forman ondas en el líquido de la cóclea.
Estas ondas empujan otra membrana
que, a su vez hace mover diminutos
receptores capilares. Estos receptores
envían señales a través de los nervios
hasta el cerebro. El cerebro procesa las
señales de sonido y se escucha.
Canal auditivo
yor sea la cantidad de energía por unidad de
tiempo que una onda sónica transporta hasta
el oído, tanto mayor será la intensidad del so-
nido que se percibirá.
La cantidad de energía transportada por
una onda es tanto mayor cuanto mayor sea la
amplitud de la misma, por tanto, la intensi-
dad es la sensación asociada a la forma como
recibe el sonido el ser humano. Los sonidos
pueden clasificarse en fuertes o débiles, se-
gún su intensidad sea elevada o baja.
La intensidad acústica es una magnitud
que da idea de la cantidad de energía que está
fluyendo por el medio como consecuencia de
la propagación de la onda, es proporcional al
cuadrado de su frecuencia y al cuadrado de su
amplitud y disminuye con la distancia al foco.
La magnitud de la sensación sonora de-
pende de la intensidad acústica, pero también
de la sensibilidad del oído. La intensidad del
sonido se mide en una unidad denominada
bel (en homenaje a Alexander Graham Bell).
En la práctica, para expresar intensidades so-
noras se emplea una escala cuyas divisiones
son potencias de diez y cuya unidad de me-
dida es el decibelio (dB). Esto significa que
una intensidad acústica de 10 decibelios co-
rresponde a una energía diez veces mayor
que una intensidad de cero decibelios o um-
bral de la audición; una intensidad de 20 dB
representa una energía 100 veces mayor que
la que corresponde a 0 decibelios; en conse-
cuencia, 30 dB es 1.000 veces, y así sucesiva-
mente hasta alcanzar una intensidad cercana
a 140 dB, que es cuando se comienzan a pro-
ducir sensaciones de dolor; de los 80 dB hacia
arriba comienzan a ser sonidos que producen
daños fisiológicos de la audición.
Otro de los factores de los que depende la
intensidad del sonido percibido es la frecuen-
cia. Lo que significa que para una frecuencia
dada un aumento de intensidad acústica da
lugar a un aumento del nivel de sensación so-
nora, pero intensidades acústicas iguales a di-
ferentes frecuencias pueden dar lugar a sen-
saciones distintas.
Tono
La altura o tono de un sonido se relaciona con
la frecuencia f de la onda sonora, de modo que
cuanto más agudo sea el sonido, tanto mayor
será su frecuencia. Así pues, la frecuencia de
Figura 7.9. Intensidad del sonido.
174

175
la voz masculina, en general, es menor que la
frecuencia de la voz femenina, ya que las cuer-
das vocales de los hombres vibran con una
frecuencia menor que las cuerdas vocales de
las mujeres. En resumen, la altura de un so-
nido se caracteriza por la frecuencia de la onda
sonora. Un sonido de frecuencia baja es grave
y un sonido de frecuencia alta es agudo.
La frecuencia es una entidad física y, por
tanto, puede ser medida de forma objetiva por
diferentes medios. Pero el tono o altura de un
sonido es un fenómeno totalmente subjetivo
y no es posible medirlo de manera objetiva.
La altura de un sonido es la cualidad que
permite clasificarlo como grave o agudo. En
general, los hombres tienen voz grave, voz
gruesa, y las mujeres, voz aguda, voz fina. En
lenguaje musical se dice que un sonido agudo
es alto, y que uno grave es bajo.
Por tanto, la altura o el tono es la cualidad
del sonido mediante la cual el oído le asigna
un lugar en la escala musical, lo que permite
distinguir entre los graves y los agudos. La
magnitud física que está asociada al tono es
la frecuencia. Así, el sonido más grave de una
guitarra corresponde a una frecuencia de 82,4
Hz y el más agudo a 698,5 Hz.
Los cantantes de música clásica se clasifi-
can de acuerdo con la frecuencia de las notas
que son capaces de emitir, y son los bajos (con
voz grave, masculina), los tenores (con voz
menos grave, masculina), las sopranos (con
voz aguda, femenina), etc. Las frecuencias de
las notas que estos cantantes llegan a emitir
varían desde casi 100 Hz (bajos) hasta 1.200
Hz (sopranos).
Timbre
Si se toca cierta nota de un piano, y si la
misma nota (de la misma frecuencia) fuese
emitida con la misma intensidad por un vio-
lín, se podría distinguir una de la otra; es de-
cir, se puede establecer claramente cuál nota
fue la que emitió el piano, y cuál, el violín. Se
dice entonces que estas notas tienen un tim-
bre diferente.
Figura 7.10. Frecuencia del sonido.
Figura 7.11. Ondas producidas por diferentes vibraciones.
Longitud de una
onda sonora
producida por
sonidos de tono
grave.
Osciloscopio
Longitud de una onda
sonora producida por
sonidos de tono más
agudo.

176
Esto se debe a que la nota emitida por un
piano es el resultado de la vibración, no úni-
camente de la cuerda accionada, sino también
de algunas otras partes del piano (madera, co-
lumnas de aire, otras cuerdas, etc.), las cuales
vibran junto con ella. Así pues, la onda sonora
emitida tendrá una forma propia, caracterís-
tica del piano. De la misma manera, la onda
emitida por un violín es el resultado de vibra-
ciones características de este instrumento, y
por ello presenta una forma diferente a la de
la onda emitida por un piano.
Lo que se dice para el violín y el piano se
aplica también para los demás instrumentos
musicales, ya que se puede afirmar que la onda
sonora resultante que emite cada instrumento, y
que corresponde a una nota determinada, tiene
una forma propia característica del instrumento,
o sea, poseen su propio timbre. La voz de las
personas también tiene su propio timbre, ya que
la onda producida por la voz tiene sus propias
características personales. Por esto es que se
puede identificar a una persona por su voz.
El timbre, por tanto, permite distinguir
entre dos sonidos en los que la intensidad y
la frecuencia son iguales, pero que han sido
emitidos por focos distintos. Normalmente,
los sonidos no son puros, es decir, las ondas
no son perfectamente sinusoidales sino que
son el resultado de varios movimientos pe-
riódicos superpuestos a la onda fundamental,
que se denominan armónicos o sobretonos.
Así, cada sonido procedente de un instru-
mento musical o persona es una onda com-
puesta y tiene unas características específicas
que lo diferencian de las demás. El timbre de-
pende de la forma de la onda.
¿Cómo se percibe
el sonido?
El ser humano posee un órgano receptor del
sonido llamado oído, a través del cual un es-
tímulo acústico se va a convertir en sensación
sonora. El oído humano se divide en tres sec-
ciones: oído externo, oído medio y oído interno.
El oído externo está conformado por el pa-
bellón auricular, comúnmente conocido como
oreja y el conducto auditivo externo.
Figura 7.12. Percepción del sonido.
1Oído externo. Recibe las ondas sonoras;
actúa como un embudo para dirigirlas al
oído.
2 Tímpano. Las ondas sonoras hacen que el
tímpano vibre como un tambor.
3Oído medio. La vibración del tímpano hace
vibrar tres huesos del oído medio: martillo,
yunque y estribo.
4Oído interno. Los huesos transportan las
vibraciones a lo largo de un conducto que
está lleno de fluido, vibra y también hace
vibrar diminutas células pilosas.
5Nervio auditivo. Las vibraciones de las
células pilosas pasan a través de un
nervio que transporta los mensajes
sonoros al cerebro. El cerebro procesa los
mensajes y tu escuchas el sonido.

177
El oído interno está conformado por el
tímpano, la cadena de huesecillos, el martillo,
el yunque y el estribo, y por la trompa de Eus-
taquio, que se comunica con la faringe. Es un
conducto que sirve para amortiguar los soni-
dos fuertes que llegan al oído externo.
El oído interno posee un laberinto ante-
rior o coclear en forma de caracol, que se co-
munica con el nervio auditivo y el laberinto
posterior o vestibular, formado por tres cana-
les semicirculares que están relacionados con
el sentido del equilibrio.
Los sonidos que escuchamos se deben a
los fenómenos de compresión y rarefacción
del aire, que al penetrar en el oído presiona el
tímpano; estos sonidos son de diferentes fuen-
tes y es a través de la diferenciación entre ellas
que se establece un sistema de comunicación
con el entorno, al poder distinguir entre gol-
pes de objetos, sonidos de los animales, casca-
das de agua, diversos instrumentos musicales
y la voz humana.
Los anteriores sonidos se constituyen en
el estímulo específico del oído, ya que llegan
como ondas sonoras originadas por la vibra-
ción de un cuerpo. Estas ondas son recogidas
por el oído externo y transmitidas a través del
oído medio, impresionan en el oído interno
las terminaciones del nervio acústico, que
transporta las correspondientes excitaciones a
la corteza cerebral, donde son convertidas en
las respectivas sensaciones.
Cuando alguien nos llama o se comunica
con nosotros, el sistema de compresión y ra-
refacción creado por las cuerdas vocales de la
persona llega al oído y provoca la vibración
del tímpano.
Las vibraciones pasan del tímpano a una
cadena de tres huesecillos ubicados en el oído
medio, el martillo, el yunque y el estribo.
Cada huesecillo vibra en su momento y las vi-
braciones pasan del estribo a la cóclea, que es
una cámara llena de un fluido.
Cuando las vibraciones sonoras pasan por
la cadena de los tres huesecillos, y provocan
las vibraciones del fluido de la cóclea, esos re-
ceptores se agitan hacia adelante y hacia atrás
enviando diferentes mensajes sonoros al ce-
rebro. Esto se debe a que los finos receptores
capilares de la cóclea están conectados al ner-
vio auditivo, a través del cual se transportan
estos mensajes al cerebro.
Seguidamente, el cerebro analiza los men-
sajes enviados por los receptores capilares y los
traduce o interpreta como los sonidos corres-
pondientes según la fuente emisora. El cerebro
guarda en el transcurso de nuestras vidas toda
esta información y crea una base de datos de
todos los sonidos, de manera que cuando se
escucha, la percepción del sonido será enton-
ces el proceso mediante el cual se asigna una
información sensorial a una serie de datos pre-
viamente almacenados en nuestra memoria,
gracias a la propia experiencia y al aprendizaje
individual.
Música y ruido
Tanto la música como el ruido son so-
nidos; este último resulta desagrada-
ble y fastidioso, pero algunas veces,
como la caída de la lluvia o el oleaje del
mar pueden llegar a ser agradables. Un
sonido puede considerarse como ruido
en determinada situación, pero también
puede considerarse como música en otras
circunstancias, y lo contrario.
Se puede afirmar que el sonido de la
música tiene tonos periódicos o notas mu-
sicales, y aunque el ruido no posee estas
características, la frontera entre la música y
el ruido es tenue y subjetiva y para algunos
compositores contemporáneos no
existe; por lo que la diferencia entre
Figura 7.13. La música tiene tonos
periódicos o notas musicales.
177

178
como ruido, inclusive ciertas expresiones mu-
sicales para una persona pueden ser calificadas
como ruido, aunque para otras no lo sea.
El ruido aparenta ser el más inofensivo de
los agentes contaminantes, pero en la actua-
lidad se encuentra entre los contaminantes
más invasivos. El ruido del tránsito, de avio-
nes, de camiones de recolección de basuras,
de equipos y maquinarias de la construcción,
de los procesos industriales de fabricación, de
cortadoras de césped, de taladros, de equipos
de sonido, de motocicletas, por mencionar
sólo unos pocos, se encuentran entre los soni-
dos no deseados que se emiten a la atmósfera
de forma rutinaria.
Mientras que el resto de contaminates son
captados por varios sentidos con similar nivel
de molestia y los daños causados al ambiente
y a la salud, por lo general, suelen notarse a
corto plazo o de manera instantánea, el ruido
produce efectos nocivos que son mediatos y
acumulativos.
Los ruidos más peligrosos para la audición
son los que tienen el tono más fuerte, más alto,
más puro y que se prolongan por más tiempo.
Los sonidos explosivos también son peligrosos
porque pueden romper el tímpano.
diversas clases de música y el ruido viene a ser
un problema de estética y de complejos proce-
sos psicoanímicos.
Una de las definiciones más tradicionales
afirma que "la música es el arte de ordenar los
sonidos en el tiempo".
La música tiene sus propios audiogramas,
que son registros visuales que muestran para
cada instrumento una gráfica de patrones so-
noros organizados de las vibraciones carac-
terísticas del instrumento. Los objetos que
generan ruido, en vez de música, producen
patrones sonoros desorganizados.
La música es un estímulo que afecta el
campo perceptivo del individuo; así, el flujo
sonoro puede cumplir con variadas funciones
como las de entretenimiento, comunicación,
ambientación, descanso, alegría, etc., y como
toda manifestación artística, es un producto
cultural y su objetivo también está dirigido a
suscitar una experiencia estética en el oyente,
y expresar sentimientos, circunstancias, pen-
samientos o ideas.
¿Qué es el ruido?
Cualquier sonido que sea calificado por quien
lo recibe como algo molesto, indeseado,
inoportuno o desagradable puede definirse
Figura 7.14. Ondas generadas por diferentes instrumentos musicales.
Diapasón Flauta
Violín Gong

179
Salud
Musicoterapia
Figura 7.15. Los ruidos de más de 85-90 decibelios durante varias horas al día pueden ocasionar la pérdida de la audición.
Desde la antigua Grecia, numerosos filósofos, historia-
dores y científicos han escrito sobre la música como
agente terapéutico. Pero sólo fue hasta el siglo XVIII
cuando comenzaron a aparecer informes anecdóticos
sobre el uso de la música como medio para curar algu-
nos problemas de salud en las personas; en el siglo XIX
aparecieron informes de experimentos controlados.
La terapia musical o musicoterapia moderna tiene
su origen en Inglaterra. Se han realizado diversos ex-
perimentos controlados y hoy se sabe que la música
tiene una serie de efectos fisiológicos.
La música influye sobre el ritmo respiratorio, la
presión arterial, las contracciones estomacales y los ni-
veles hormonales. Los ritmos cardiacos se aceleran o
se vuelven más lentos de forma tal que se sincronizan
con los ritmos musicales. También se sabe que la mú-
sica puede alterar los ritmos eléctricos del cerebro.
Hay investigadores que sostienen que la música,
cuando se introduce a edades tempranas, puede te-
ner efectos favorables permanentes sobre el sistema
nervioso. Los terapeutas musicales utilizan el sonido
para ayudar con problemas médicos, desde la enfer-
medad de Alzheimer hasta el dolor de muelas. Los
investigadores han comprobado la incidencia de la
música para disminuir el dolor, mejorar la memoria y
reducir el estrés.
La música, por ser un modificador universal de
los estados de ánimo, puede actuar al distraer y apar-
tar la atención de eventos desagradables, entre ellos,
del dolor, por lo que tiene un efecto positivo sobre el
sistema nervioso, lo que provoca también la capaci-
dad de evocar sentimientos y estados de ánimo que
pueden ser de gran ayuda para controlar no sólo el
dolor sino el temor y la ansiedad que le acompañan.
1. ¿Qué conocías sobre el tema de la musicoterapia
antes de la lectura? Explica brevemente y comén-
talo a tus compañeros.
2. ¿Qué te aporta el estudio de las ondas mecánicas
en la comprensión de esta lectura? Explica breve-
mente y coméntalo con tus compañeros.
susurro
conversación
timbre de teléfono
secador de cabello
martillo neumático
sirena de ambulancia
30 decibelios
60 decibelios
80 decibelios
90 decibelios
114 decibelios
120 decibelios
165 decibelios
180 decibelios
0 50 100 150 200
140 decibeliosavión
escopeta
cohete
Decibeles

180
Christian Andreas Doppler na-
ció en Austria, el 29 de noviem-
bre de 1803. Fue matemático y
físico, conocido principalmente
por su hipótesis sobre la varia-
ción aparente de la frecuencia
de una onda vista por un obser-
vador en movimiento relativo
frente al emisor. A este efecto
se le conoce como efecto Doppler.
Durante sus años como profesor en Praga pu-
blicó más de 50 artículos en áreas de matemáticas,
física y astronomía.
En 1850 fue nombrado director del Instituto de
Física Experimental de la Universidad de Viena, pero
su salud comenzó a deteriorarse. Poco después, a la
edad de 50 años, falleció de una enfermedad pul-
monar.
¿Qué es el efecto Doppler?
El efecto Doppler se origina cuando hay un movi-
miento relativo entre la fuente sonora y el oyente,
cuando cualquiera de los dos se mueve con respecto
al medio en el que las ondas se propagan. El resul-
tado es la aparente variación de la altura del sonido.
Existe una variación en la frecuencia que se percibe
con la frecuencia que la fuente original.
Para entenderlo mejor supongamos que estamos
parados en el andén de una estación, a lo lejos un
tren viene a gran velocidad con la sirena accionada,
mientras el tren esté lejos de nosotros, oiremos el sil-
bido de la sirena como una frecuencia determinada,
cuando el tren pase delante nuestro y siga su camino,
el sonido de la sirena cambia con respecto al que es-
tábamos oyendo y con respecto al que vamos a oír
una vez que el tren nos rebasa y sigue su camino.
Personajes y contextos
Lee diagramas
Ondas sonoras audibles
1. Identifica en qué grado de la
escala se encuentra cada una
de las imágenes. Argumenta
tu respuesta.
2. ¿Cuáles producen molestias leves
y cuáles riesgos graves?
Ayuda: ten en cuenta los niveles de
ruido de cada uno.
1. ¿Qué influencia pudo tener la preparación
académica de Doppler en la publicación de
su trabajo sobre el efecto Doppler?
2. ¿Qué importancia tiene para la ciencia el
trabajo de Doppler?
Amplía la ficha biográfica
Christian Andreas Doppler
140 dB
Umbral de dolor.
Riesgos graves
80 dB
Riesgos
65 dB
Molestias graves
50 dB
Molestias leves
0 dB
Nivel mínimo
de audición

Laboratorio
181
¿Cómo construir
un modelo de teléfono?
Referente teórico
Las partículas materiales que transmiten las
ondas sonoras oscilan en la dirección de la
propagación de las mismas ondas. El sonido
llega a nuestros oídos porque las partículas
que componen el aire vibran y transmiten su
oscilación.
Propósitos
• Identificar las principales propiedades del
sonido.
• Desarrollar la capacidad de investigación,
observación, comparación y análisis.
Materiales
• Dos vasos desechables rígidos
• Dos palillos
• Tres metros de cuerda o más
¿Cómo proceder?
1. Haz un orificio pequeño en el centro del
fondo de los dos vasos.
2. Pasa la cuerda por los orificios. Haz un
nudo en los extremos de la cuerda y hala
de manera que los nudos queden contra el
fondo de los vasos.
3. Pídele a un compañero que sostenga uno
de los vasos con la mano, y que se aleje
lo suficiente para que la cuerda quede
completamente tensa.
4. Dile a tu compañero que lea algunas frases
de diferente longitud en el interior del vaso,
teniendo cuidado de que la cuerda esté bien
tensa; pon el otro vaso en tu oído.
Registro de datos e información
1. ¿Pudiste escuchar algo? Descríbelo.
2. ¿Qué sucede si aflojas la tensión de la
cuerda?
3. ¿Qué ocurre si tocas la cuerda mientras tu
compañero está hablando?
4. ¿Puedes emplear el modelo del teléfono
alrededor de una esquina? ¿Qué ocurre
cuando el hilo toca la pared?
Análisis de datos y conclusiones
1. Explica cómo funciona el modelo del teléfono.
2. Propón algunos para aumentar la intensidad
de los sonidos.
Evaluación de la actividad
1. ¿Qué evidencias sobre las propiedades del
sonido lograste identificar con esta actividad?
2. Con materiales similares, idea varios
experimentos para construir un modelo de
teléfono más potente.
3. ¿Cómo fue el trabajo en equipo y que podrías
mejorar?
Me aproximo al conocimiento como
científico(a) natural
Comunico el proceso de indagación y los resultados, utilizando gráficas,•
tablas, ecuaciones aritméticas y algebraicas.

182
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Cuando una fuente sonora se acerca o aleja
en relación con un oyente, el tono del sonido,
como lo escucha el observador, puede no ser
el mismo que el que percibe cuando la fuente
está en reposo.
Una de las características del so-
nido es el tono o altura, si se está
cerca de la vía del ferrocarril y
escucha el silbato de la loco-
motora que se aproxima, éste
es percibido por el oído con
un tono alto y luego se re-
duce bruscamente cuando
la locomotora pasa por
nuestro lado para alejarse.
A esta variación del so-
nido emitido por una fuente
en movimiento es lo que se
llama efecto Doppler.
En física, el cambio de al-
tura se llama desplazamiento de
la frecuencia de las ondas sonoras.
Cuandolalocomotoraseacerca,
las ondas provenientes del sil-
bato se comprimen, es decir,
el tamaño de las ondas disminuye, lo que se
traduce en la percepción de una frecuencia o
altura mayor. Cuando la locomotora se aleja,
las ondas se separan en relación con el obser-
vador, lo que causa que la frecuencia percibida
sea menor que la de la fuente. Por el cambio en
la altura del silbato, se puede saber si la loco-
motora se está alejando o se está acercando. Si
se pudiera medir la velocidad de cambio de la
altura, se podría también estimar la velocidad
de la locomotora.
El efecto Doppler se observa siempre que
la fuente de ondas se mueva con respecto a un
observador,ysecaracterizaporelefectoprodu-
El efecto Doppler y la contaminación auditiva
cido por la fuente de ondas móvil, consistente
en un aparente desplazamiento de la frecuen-
cia hacia arriba para los observadores hacia los
cuales se dirige la fuente y un aparente des-
plazamiento hacia abajo de la frecuencia
para los observadores de los cuales la
fuente se aleja, sin que ese efecto
se deba a un cambio real de la
frecuencia de la fuente.
De forma similar, en una
avenida de ciudad o carre-
tera, el sonido de la sirena
de una ambulancia que se
acerca al observador es con-
siderablemente más alto en
tono que el sonido cuando
la ambulancia se aleja.
El fenómeno no se res-
tringe sólo al movimiento
de la fuente, en el caso de una
fuente de sonido fija; un oyente
que se mueva hacia ella con cierta
rapidez observará un aumento
similar en el tono y si se aleja de
la fuente de sonido escuchará
un sonido de menor tono.
En conclusión, el efecto Doppler se refiere
al cambio aparente en la frecuencia de una
fuente de sonido cuando hay un movimiento
relativo de la fuente y del oyente.
La contaminación auditiva
y sus efectos negativos
Al hacer referencia a la contaminación audi-
tiva hay que tener claros algunos aspectos del
sonido, como su velocidad y demás propie-
dades características de las ondas, así como
también los fenómenos relacionados con la
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
Indago sobre los avances de la ciencia y tecnología y su impacto ambiental•
con base en las ondas sonoras.
Misma frecuencia
Frecuencia mayor Frecuencia menor
Estacionario
En movimiento
Figura 7.16. La locomotora en movimiento
produce una variación en el sonido.
182

183183183
183
percepción del mismo por el sentido del oído,
ya que el sonido es el fenómeno físico que es-
timula este sentido.
Cualquier sonido por sencillo que sea,
como una nota musical, se puede describir
con tres características físicas: la frecuencia,
la amplitud y la forma de onda (o composi-
ción armónica). El oído percibe los sonidos con
estas propiedades dentro de ciertos rangos y
los codifica según sus características como
agradables o desagradables, estos últimos son
agrupados con el nombre de ruidos.
Los órganos internacionales en materia
acústica recomiendan que el sonido ambien-
tal no supere los 55 dB de día y los 35 dB de
noche. Se considera que hay contaminación
sonora cuando el sonido supera los 70 dB du-
rante prolongados intervalos de tiempo.
El problema de la contaminación auditiva
implica comprender que el ruido es un sonido
desagradable que se ha ido acrecentando y
manifestando de muchas maneras con el de-
sarrollo de la humanidad desde la industriali-
zación en general y durante la construcción de
grandes y pequeñas obras de urbanización. La
contaminación auditiva es un problema para la
salud de los seres humanos y de los animales,
ya que las calles se ven afectadas por los ruidos
de los escapes de los automóviles y los camio-
nes, de los pitos y del bullicio de las grandes
aglomeraciones de gente. El ruido muy intenso
provoca enfermedades de tipo fisiológico y psi-
cológico en el individuo, principalmente en los
obreros de las industrias.
Los efectos psicológicos que produce el
ruido ocasionan en el ser humano dolores de
cabeza, pérdida del sueño y del apetito; en cier-
tos trabajos la persona está expuesta a ruidos
intensos que provocan un rendimiento más
bajo de lo normal. Además el ruido causa alte-
raciones psíquicas, estrés y problemas nervio-
sos que afectan cada día más a los empleados
de las grandes y pequeñas industrias de las zo-
nas urbanas.
La exposición prolongada a niveles de alta
sonoridad puede acarrear la pérdida irreversi-
ble de la capacidad auditiva, irritabilidad, falta
de concentración, estrés, fatiga, alteraciones del
ritmo respiratorio, y problemas digestivos.
Los efectos fisiológicos y patológicos que
causan el ruido son sorderas profesionales, fa-
tiga auditiva, traumatismos acústicos y encubri-
miento. Las sorderas profesionales son causadas
por trabajar en un ambiente de mucho ruido.
Los traumatismos son lesiones del sistema au-
ditivo que causan la pérdida irreversible, pero
no evolutiva de la audición. El encubrimiento
es la disminución de la percepción auditiva que
ocasiona que no se puedan escuchar los ruidos
bajos, este tipo de problemas lo ocasiona prin-
cipalmente los ruidos de la vida cotidiana en
las zonas urbanas y las industrias.
¿Qué efectos auditivos se perciben cuando una
fuente sonora se aproxima a un observador in-
móvil y qué efectos cuando se aleja?
¿Qué efectos desfavorables, en términos sociales y
ambientales, se producen en los lugares de mucho
tráfico vehicular?
Analiza el impacto social y ambiental
1. Si tuvieras que tomar la decisión de diseñar
estrategias para controlar la contaminación
auditiva, ¿cuáles escogerías y por qué?
2. Reúnete con otros compañeros y analicen
las razones expuestas en la situación
anterior y elaboren un plan para comunicar
los resultados a la comunidad.
... hacia el desarrollo de compromisos

184
Atención a la población discapacitada
En los países en desarrollo, aproximadamente
el 10% de la población tiene alguna forma de
discapacidad. En Colombia, con base en los
resultados del censo de población y vivienda
de 2005 –adelantado por el Departamento
Nacional de Estadística (DANE)– se pudo es-
tablecer lo siguiente:
• La discapacidad es mayor en las zonas ur-
banas que en las rurales, debido a que en
las segundas la mortalidad prematura es
más alta.
• Los diez departamentos con cifras más al-
tas de discapacitados son: Antioquia, Bo-
gotá, Valle, Nariño, Cundinamarca, San-
tander, Atlántico, Cauca, Bolívar y Norte
de Santander, en ese orden.
• La mayor proporción de discapacidad se
debe a deficiencias sensoriales, seguidas
de deficiencias físicas y luego a deficiencias
cognitivas.
• La discapacidad en la población es progre-
siva desde los menores de un año hasta los
mayores de 60 años.
• Las causas de discapacidad en la población
menor de cinco años son prioritariamente
perinatales, congénitas o infecciosas, y es
alta su proporción: 12,5%.
• El rango de edad que presenta mayor dis-
capacidad está entre los 46 y 50 años de-
bido principalmente a lesiones físicas. Le
sigue el grupo de mayores de 60 años, por
trastornos funcionales crónicos.
• El porcentaje de hombres discapacitados es
mayor que el de mujeres.
Limitaciones relacionadas
con la percepción del sonido
Aunque todas las limitaciones merecen ser
analizadas, aquí te contaremos sobre
aquellas relacionadas con la percep-
ción de los sonidos, porque tiene
que ver directamente con los te-
mas de la unidad y porque sa-
bemos que a tu edad disfrutas
de la música con volumen
alto, y además usas audífonos.
Población (%) Tipo de limitación
765.469 (29%) Moverse o caminar
385.374 (14,6%) Usar brazos y manos
1.140.285 (43,2%) Ver
456.642 (17,3%) Oír con aparatos especiales
337.862 (2,8) Hablar
314.106 (11,9%) Entender o aprender
261.315 (9,9%)
Relacionarse con los demás
por problemas mentales o
emocionales
248.118 (9,4%)
Bañarse o alimentarse por sí
mismo
512.072 (19,4%) Otras funciones
Conoce tu país

185
El objetivo es sensibilizarte sobre el valor
de la salud en general y la responsabilidad en
su conservación y tratamiento.
Las principales causas de la sordera son:
• Lesión directa o indirecta del nervio au-
ditivo: debido a enfermedades graves, como
la meningitis o la encefalitis, y otras apa-
rentemente simples como las paperas o el
sarampión.
• Hereditarias: se transmiten de genera-
ción en generación a través de los genes de
los padres. Ésta puede tener un comienzo
temprano, o ir desarrollándose a lo largo
de los años.
• Infectocontagiosas: sufridas durante la ges-
tación, como la rubéola.
• Accidentes: sufridos por la madre, aun-
que éstos no incidan directamente sobre el
abdomen.
• Partos complicados: o los que ponen en
riesgo la vitalidad del recién nacido.
• Ruidos intensos: pueden acarrear una pér-
dida auditiva irreversible.
¿Cómo prevenir la sordera?
• Realiza una higiene adecuada de tus oídos.
• Evita introducir objetos duros o punzantes
en el oído.
• Protégete de golpes en la cara o en la cabeza
porque pueden causar rotura de tímpano.
• Evita los ruidos que alcancen o superen los
80 decibelios de intensidad, como suele ocu-
rrir en los conciertos de rock, las discotecas,
algunas fábricas y los aeropuertos, pues ello
puede causar un daño permanente.
• Cuando tengas los oídos inflamados, de-
bes evitar la entrada de agua en el con-
ducto auditivo. Para bañarte o mojarte la
cabeza, protege los oídos colocando un ta-
pón de algodón con vaselina en el orificio
de cada oreja.
• Se puede ablandar la piel seca y aliviar el
prurito de las orejas mediante la aplicación
de aceite de oliva con un algodón una vez
por semana.
• Ante cualquier molestia o trastorno en los
oídos conviene consultar a un médico y no
tratarse uno mismo.
Explora
en internet
Explora
en internet
Puedes ampliar tu información respecto al tema en
las siguientes páginas:
http://www.discapacidadcolombia.com/
http://www.fenascol.org.co/index.php/quien-es-una-
persona-sorda-3
http://www.discapacidad.gov.co/
1. Describe brevemente qué efectos puede tener
una discapacidad en la vida cotidiana de una
persona, además cuáles son los principales
tipos de discapacidad en Colombia.
2. ¿Qué actividades de las que realizas en la vida
cotidiana merecen un cambio para evitar riesgos
de salud?
3. ¿Cómo contribuyen los profesionales en ingeniería
biomédica, biomedicina y otras áreas afines para
solucionar algunos de los problemas de las
personas discapacitadas? ¿Qué ayudas
tecnológicas están disponibles en la región
donde vives para las personas discapacitadas?
4. Selecciona una de las discapacidades de la tabla,
prepara un informe sobre ella, incluyendo causas,
instituciones que prestan un servicio de asistencia
en la región y avances tecnológicos para dar soporte.
5. Consulta en qué consiste este alfabeto, qué nombre
recibe, quienes lo utilizan y para qué.

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