Este documento describe conceptos relacionados con las ondas y el sonido. Explica que el sonido se produce mediante vibraciones que se transmiten a través de un medio elástico, y que puede interferir de manera constructiva o destructiva. También describe cómo las ondas estacionarias se forman por la interferencia de ondas que viajan en direcciones opuestas, y cómo las características de los tubos abiertos y cerrados afectan la frecuencia de los sonidos que producen.

1. ONDAS Y SONIDO
OBJETIVO :
DESTREZA:

2. PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN DE ONDAS
Cuando dos o más ondas interfieren en un medio, la elongación de la onda resultante en
cada punto es la suma algebraica de las elongaciones de cada una de las ondas presentes.
Este principio de superposición de ondas lo denominamos interferencia el mismo que
puede ser constructivo o destructivo según se de refuerzo o disminución

3. INTERFERENCIA DE ONDAS
1. Cuando la cresta de una onda se superpone a la cresta
de otra originando una cresta de doble amplitud, el
resultante es una onda de mayor amplitud, por cuanto se
suman los efectos, a este fenómeno ondulatorio se
denomina interferencia constructiva o refuerzo. En
consecuencia las ondas están en fase.
INTERFERENCIA CONSTRUCTIVA

4. INTERFERENCIA DESTRUCTIVA
2. En cambio si la cresta de una onda se superpone al valle
de otra, se reduce los efectos, este fenómeno ondulatorio
se denomina interferencia destructiva o cancelación. En
consecuencia las ondas están en desfasadas.

5. 3. Si disponemos de dos fuentes (F1 y F2), que vibran con
la misma frecuencia en la superficie de un líquido y
producen simultáneamente ondas circulares idénticas, cada
una de ellas formada por una cresta y un valle, las primeras
estarán en fase y las segundas están desfasadas.
• Están en fase
• Interferencia constructiva

6. • Están desfasados 1800
• Interferencia destructiva
FASE: Cuando en el mismo instante que una onda genera una cresta, otra también
genera la suya y cuando la una produce un valle la otra también lo ejecuta, en
consecuencia las fuentes vibratorias están en fase

7. ONDAS ESTACIONARIAS
Son aquellas que tienen la misma frecuencia y amplitud, se propagan en la misma
dirección pero en sentido contrario; pertenecen a un grupo importante de
interferencia, que resulta de la superposición de las ondas producidas por dos
focos que vibran sincrónicamente. Ejemplo las producidas por las cuerdas de una
guitarra de un violín.

8. NODOS (N) son ciertos puntos de la cuerda que no
vibran porque en ellos hay interferencia destructiva,
es decir en los nodos la amplitud es nula y
determinan intervalos de media longitud de onda.
Los nodos se localizan en los puntos L =
𝜆
2
,
L =22
𝜆
, L =2
3
𝜆, L =42
𝜆
.
En consecuencia los nodos se encuentran en L =𝑛2
𝜆
.
Donde n = 1,2,3,…………indica el armónico
(determinado por el número de vientres o antinodos.
ANTINODOS (A) son los puntos en que la interferencia constructiva, es máxima, es decir la
amplitud es máxima al vibrar la cuerda. Los antinodos se localizan en:
L =
𝜆
4
, L =34
𝜆
, L =4
5
𝜆, etc.
En consecuencia los antinodos se localizan a distancias múltiples impares, a partir del
origen . Podemos observar que los antinodos están separados media longitud de onda
entre si y un cuarto de longitud de onda de los nodos inmediatos.

9. TUBOS ABIERTOS
Cuando un tubo es abierto se produce un sonido fundamental, se forma un
nodo intermedio con vientres en los extremos. Al aumentar la presión se
conserva la forma pero aumenta el número de vientres y nodos. En un tubo
de extremo abierto, la onda vibra con amplitud máxima en el extremo
abierto, de acuerdo al extremo abierto.
La Fracción que permite medir la
frecuencia de tubos sonoros es:
f = nv / 2L

10. TUBOS CERRADOS
La Fracción que permite medir la frecuencia de tubos sonoros es: Fn= nv / 2L
Las ondas producidas por un oboe, una flauta o un clarinete tiene diferencias
vibratorias, debido a las formas internas variadas de cada instrumento. Si el
tubo es cerrado se origina un vientre en el extremo por donde penetra el aire
y un nodo en el extremo cerrado. En un tubo de extremo cerrado la onda vibra
con amplitud o en el extremo cerrado.
La Formula para hallar la Frecuencia de
un tubo cerrado es:
f =(2n-1)v /4L (siendo n el armónico)

11. ELSONIDO
DESTREZA CON CRITERIO DE DESEMPEÑO:
• Conocer como se produce el sonido y diferenciar sus
principales características.
• Calcular la intensidad de un sonido, como una forma
de prevenir los efectos en la salud.
https://www.youtube.com/watch?v=g0giFLgmuwc

12. EL SONIDO : es una forma de onda que necesita de un medio
material para propagarse, por lo tanto, es una onda mecánica,
longitudinal y tridimensional
¿Cómo se produce el sonido?
El sonido se propaga únicamente en medios materiales que hagan
de soporte de la perturbación, por tanto no se propaga en el vació.
Para que haya sonido deben existir varios elementos:
• Un foco emisor que produzca las vibraciones
• Un medio material elástico que las propaga
• Un detector, que en el caso de los seres humanos y animales es
el oído

14. Para evitar los daños en el oído se recomienda no escuchar música por
encima de los 80 o 85 decibelios y evitar el uso de auriculares en la medida de
lo posible. Además, es aconsejable no exponerse prolongadamente al ruido,
tomando ciertos descansos cada dos o tres horas, buscando un sitio silencioso,
para que la membrana del tímpano se relaje y no sufra tanto. Si no es posible
hacer alguna de estas pausas, la solución pasa por el uso de tapones.
Las cuerdas vocales, una guitarra, el televisor, un avión, emiten un sonido cuando
vibran. Para que estas vibraciones sean percibidas por nuestros oídos es necesario un
medio elástico que lo transmite.
Cuando las ondas viajeras alcanzan el oído externo, penetran por el conducto auditivo
y llegan al tímpano que vibra en sintonía con la onda. El tímpano transmite la
vibración a varios huesecillos en cadena (martillo, yunque y estribo) y a continuación
a través de endolinfa, la vibración llega al caracol y de ahí al cerebro.

15. ¿Por qué y cómo es que podemos escuchar?
El oído externo recoge los sonidos. El sonido viaja en ondas invisibles a través del
aire y el oído externo los recoge. Después de entrar, el sonido viaja
hasta el conducto auditivo externo antes de llegar al oído medio. La función del
oído medio es recoger las ondas de sonido que recibe del oído externo,
convertirlas en vibraciones y llevarlas hasta el oído interno. Esto lo hace usando el
tímpano (que en realidad separa el
o í d o e x t e r n o d e l o í d o m e d i o ) y l o s t r e s h u e s o s m á s p e q u e ñ o s y
delicados del cuerpo llamados o sículos, cuando las ondas de sonido llegan
hasta el conducto auditivo externo y al tímpano, éste empieza a vibrar. Las
vibraciones pasan por los tres pequeños huesos -el martillo, el yunque y el estribo.
Estos tres huesos transfieren estas vibraciones ala parte más profunda del oído: el oído
interno. Después de que las ondas sonoras se conviertan en vibraciones en el
oído medio, entran en el oído interno. Las vibraciones llegan a la
c ó c l e a , u n c o n d u c t o p e q u e ñ o y e n r o s c a d o e n e l o í d o i n t e r n o .
Cuando las vibraciones del sonido tocan el líquido de la cóclea, el líquido
empieza a vibrar. Y cuando lo hace, esos pelitos se mueven. Los pelitos convierten
entonces las vibraciones en señales nerviosas para que el cerebro pueda
comprender el sonido. Una vez que las señales nerviosas llegan al cerebro,
éste puede interpretarlas. El cerebro no podría reconocer los sonidos
sin toda la ayuda que recibe de las distintas partes del oído.

16. Sabemos que el oído no percibe sonidos inferiores a 20 Hz y mayores a 20 000 Hz.
Estos limites pueden variar con la edad, los niños pueden oír hasta 25 000 Hz, y en
la vejez se puede oír hasta 12 000 Hz
Las ondas sonoras de frecuencia inferior a los 20 Hz se denominan infrasonidos.
Los elefantes y las ballenas logran llegar a esas frecuencias.
Las ondas sonoras de frecuencia superior a los 20 000 Hz se denominan
ultrasonidos que no pueden ser captado por el oído humano, pero hay ciertos
animales como el perro y el murciélago que pueden oír hasta una frecuencia de
80 000 Hz

17. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DEL
SONIDO
Por ser una onda mecánica, la rapidez de su propagación depende del medio
de propagación elástico.
La velocidad de propagación será mucho mayor en los sólidos que en los
líquidos y sobre todo, que los gases.
SÓLIDOS ˃ LÍQUIDOS ˃ GASES
La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se transmite. Se
utiliza el número Mach, es una medida de velocidad relativa que se define
como el cociente entre la velocidad de un objeto y la velocidad del sonido en
el medio en que se mueve dicho objeto.
Es un número adimensional típicamente usado para describir la velocidad de
los aviones. Mach 1 equivale a la velocidad del sonido, Mach 2 es dos veces
la velocidad del sonido, etc.
Subsónico M ˂ 1
Sónico = 1
Supersónico ˃ 1
La velocidad del sonido también varía ante los cambios de temperatura del
medio

18. VELOCIDAD DEL SONIDO EN
LOS SÓLIDOS
 En los sólidos, el sonido se propaga con mayor velocidad que en los líquidos y en
estos es mayor que en los gases
E= módulo de Young (
𝑁
𝑚2)
p= densidad del material donde se transmite el sonido. (
𝐾𝑔
𝑚3)
ECUACIÓN: v =
𝐸
𝑝

19. VELOCIDAD DEL SONIDO EN
LOS LÍQUIDOS
La velocidad del sonido en el agua es de interés para realizar mapas del
fondo del océano.
En el agua salada el sonido viaja aproximadamente a 1 500 m/seg y en el
agua dulce 1 435 m/seg.
Estas presiones varían según la presión, temperatura y salinidad.
K= módulo de Comprensibilidad (Pa) (
𝑁
𝑚2)
p= densidad del material donde se transmite el sonido. (
𝐾𝑔
𝑚3)
ECUACIÓN: v = 𝐾/𝑝

20. VELOCIDAD DEL SONIDO EN
LOS GASES
En los gases, la ecuación de la velocidad del sonido es la siguiente.
ϒ= coeficiente de dilatación adiabática ( 1,4 para el aire )
R = constante universal de los gases 8,314
𝐽
𝑚𝑜𝑙 𝐾
8,314
𝑘𝑔 𝑚2
𝑚𝑜𝑙 𝐾 𝑠2
T= (temperatura en grados kelvin) a la que se
encuentre el gas) 293,15 K (200C)
M = la masa molar del gas.(0,029
𝐾𝑔
𝑚𝑜𝑙
para el aire)
P = presión del gas en pascal.
P= densidad del medio en (
𝐾𝑔
𝑚3)

21. VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE AL
VARIAR LA TEMPERATURA
La velocidad del sonido depende de la temperatura del
medio. Cuando el sonido viaja por el aire, la relación entre
su velocidad y la temperatura es.
T= (temperatura del medio en grados kelvin)
vo = velocidad del sonido en el aire a (00C).
Pero dicho valor aumenta con la temperatura a razón de ( 0,6 m/s )por
cada grado centígrado, se puede utilizar la siguiente ecuación para la
velocidad del sonido al variar la temperatura.
v = vo + ∆T . ∆v
∆v = incremento de la velocidad (0,6 m /s)

22. EJERCICIOS DE APLICACIÓN
• Calcular la velocidad del sonido en el cobre, cuyo módulo de Young es 1,1 x 1011
Pa, si
su densidad es 8,92 x 103 (
𝐾𝑔
𝑚3).
• Hallar la velocidad del sonido en el mercurio, que tiene un módulo de comprensibilidad
de 2,8 x 1010
Pa, si su densidad es 1,36 x 104
(
𝐾𝑔
𝑚3).
• Para el hidrógeno, la constante adiabática es 1,4 . Calcular la velocidad del sonido en el
hidrógeno a (200
C).
• Determinar la velocidad del sonido en el aire, a las siguientes temperatura.
a) −50C b) 280 K c) 680 𝐹

23. TRABAJO INDIVIDUAL DE FÍSICA
1. COMPLETE CON LA PALABRA CORRECTA LOS SIGUIENTES
ENUNCIADOS
 El aire es un gas, el agua es un líquido, y el aluminio es un sólido. Las ondas
sonoras viajan ………………….en el aluminio y más lento en…………….
 Como se divide el oído………………,………………………,…………………………..
 Como llega el sonido a nuestro oído………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
 El infrasonido es………………….sus valores está
entre……………….,………………… y solo pueden ser escuchados
por…………………………….
 Los ultrasonidos es………………………….son valores mayores a ………………..y
se usan en ………………………
 La velocidad del sonido, depende…………………………………………………………

24. 1. SUBRAYE LA RESPUESTA CORRECTA
 Los infrasonidos
a) Son ondas acústicas de más de 20 Hz
b) Son ondas acústicas comprendidas entre 20 Hz y 20 KHz
c) No son audibles para el oído humano.
 Mach 2 equivale:
a) La mitad de la velocidad del sonido
b) Dos veces la velocidad del sonido
c) El cuadrado de la velocidad del sonido
 El número Mach:
a) Es la diferencia entre la velocidad del objeto y la velocidad del sonido en el medio
b) Es el producto entre la velocidad del objeto y la velocidad del sonido en el medio
c) Es el cociente entre la velocidad del objeto y la velocidad del sonido en el medio
 El oído humano es capaz de percibir sonidos de frecuencias comprendidos entre
a) 0Hz y 20Hz
b) 20 000 Hz y 50 000 Hz
c) 20 Hz y 20 000Hz
 La velocidad del sonido en el aire seco a 00C es aproximadamente en m/s
a) 331 m/s
b) 1 200 Km / h
c) 0,6 m /s
 El sonido no se propaga en:
a) Sólidos
b) Líquidos
c) Vació
d) Gases

25. 1. APLICANDO EL PROCEDIMIENTO CORRECTO RESUELVA LOS
SIGUIENTES EJERCICIOS.
 CALCULAR LA VELOCIDAD DEL SONIDO A LA TEMPERATURA DE 270C
EN EL:
a) AIRE (ϒ= 1,4 ; R= 8,31J/mol K; M=29 x 10 -3 Kg/mol) Rta: 347 m/s
b) HIDRÓGENO(ϒ= 1,41 ; R= 8,31J/mol K; M=2,015 x 10 -3 Kg/mol) Rta: 1321,12
m/s
c) HELIO ϒ= 1,67 ; R= 8,31J/mol K; M=4 x 10 -3 Kg/mol) Rta: 1020,46 m/s
 ¿Cuál es la velocidad de propagación a través de una varilla de aluminio de una
onda compresiva?(Young = 7 x 10 11 Dy/cm2), densidad 2 700 Kg/m3
 El oro tiene una densidad de 19 300 kg/ m3 y la velocidad del sonido en este
material es de 3 420 m/s. Determinar el valor del módulo de Young del oro.
 El módulo de compresibilidad del alcohol etílico es 9,09 x 108 Pa y su densidad
es 0,78 gr/cm3. Calcule la velocidad de la onda que se propaga en este líquido.
 Determine la velocidad del sonido a las siguientes temperaturas.
a) 180C b) 280 K c) 950F d) 420C e) 321 K

27. CARACTERÍSTICAS DEL SONIDO
Los sonidos se diferencian unos de otros por sus cualidades
fundamentales: Intensidad, tono y timbre.
• ¿Qué clase de onda es el sonido?
• ¿El sonido se propaga en el vacío?
• ¿Cómo se produce el sonido?
EXPLORA TUS
CONOCIMIENTOS
INTENSIDAD: es una característica del sonido que depende de la
amplitud y a través del oído permite distinguir un sonido fuerte de un débil o que
ten cerca o ten lejos esta la fuente sonora. La distancia a la que se puede oír un
sonido, depende de su intensidad.
Cuanto mayor sea la amplitud de la onda, mayor será su intensidad, el sonido
se irá más fuerte.

28. SONORIDAD: El intervalo de intensidad que el oído humano es capaz de
percibir es muy grande, por eso se creó una escala logarítmica para
medirlas, usando como unidades el bel(B) y el decibel(dB) está dada por
la expresión: B = 10 log
𝐼
𝐼 𝑜
I = Intensidad física de ese sonido
Io=Intensidad que se toma como referencia
10−12 𝑊𝑎𝑡𝑡
𝑚2 ≤ 𝐼 ≤1
𝑊𝑎𝑡𝑡
𝑚2
0 dB ≤ 𝐵 ≤ 120 dB
B= Sonoridad
• En el S.I la intensidad sonora se mide en
𝐽
𝑚2 𝑠
o
𝑤𝑎𝑡𝑡
𝑚2
• El oído humano sólo percibe sonidos débiles cuya intensidad sea
10−16 𝑊𝑎𝑡𝑡
𝑐𝑚2 = 10−12 𝑊𝑎𝑡𝑡
𝑚2 , valor considerado como el nivel cero de la
intensidad sonora.
• La máxima intensidad audible equivale, nivel denominado umbral del
dolor, intensidad que molesta al oído, 10−4 𝑊𝑎𝑡𝑡
𝑐𝑚2 = 1
𝑊𝑎𝑡𝑡
𝑚2 .
• Si la potencia (P) a la cual se irradia un sonido es P, la intensidad (I) a una
distancia(r) se calcula por: I =
𝑃
4𝜋𝑟2

29. Entre los problemas que la contaminación acústica puede generar
destacan: Problemas auditivos: Pérdida gradual de audición hasta
llegar a la sordera
Problemas psicológicos: Irritabilidad, insomnio y falta de concentración.
Estrés.
Problemas fisiológicos: Afecciones al sistema digestivo y nervioso,
hipertensión y fatiga.

30. CONVERSACIÓN EN VOZ ALTA 60 dB
LA EXPOSICIÓN PROLONGADA DEL OÍDO A NIVELES SUPERIORES A 120 dB,
PRODUCE LA PERDIDA PERMANENTE DE LA AUDICIÓN

31. • Las ambulancias llevan una sirena cuya intensidad sonora máxima
es de 80 dB a 3 m de distancia. Calcula:
a) La intensidad sonora a una distancia de 100 m de la
Ambulancia Rta (49,54 dB)
1.-Primero calculamos B = 10 log
𝐼
𝐼 𝑜
Rta I = 10-4 W/m2
2.- Luego aplicamos a 3m y a 100 m I =
𝑃
4𝜋𝑟2 Rta 9 x 10−8
W/m2
3.- Sonoridad final B = 10 log
𝐼
𝐼 𝑜
Rta 49,54 dB.
• Si escuchas el sonido de un altavoz de 5 W de potencia y su sonido
llega con una intensidad I = 10-4 W/m2
• ¿A qué distancia del mismo te encuentras? ( Rta 63 m)
¿Qué nivel de intensidad percibes? (Rta 80 dB)