Tema 4. movimiento ondulatorio

1. Los movimientos ondulatorios MOVIMIENTO ONDULATORIO  PROPAGACIÓN DE UNA PERTURBACIÓN REVERSIBLE QUE EXPERIMENTA UN MEDIO CARACTERÍSTICAS: EXISTE UN TRANSPORTE DE ENERGÍA PERO NO UN TRANSPORTE NETO DE MATERIA Hasta ahora hemos estudiado el movimiento en cuerpos materiales que se desplazan, transportando masa, momento lineal y energía cinética Sin embargo, la energía y el momento lineal pueden viajar por el espacio sin necesidad de un cuerpo material

1. Los movimientos ondulatorios MOVIMIENTO ONDULATORIO Definición 1: PROPAGACIÓN DE UNA PERTURBACIÓN REVERSIBLE QUE EXPERIMENTA UN MEDIO Definición 2: FORMA DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA SIN TRANSPORTE NETO DE MATERIA, BASADA EN UNA PERTURBACIÓN ESPACIAL Y TEMPORAL QUE, DE FORMA REVERSIBLE, EXPERIMENTA UN MEDIO DE PROPAGACIÓN

1. Los movimientos ondulatorios CUMPLEN LAS SIGUIENTES CONDICIONES: SE PRECISA FOCO EMISOR: FUENTE DE ENERGÍA CAPAZ DE TRANSMITIRSE AL MEDIO DE PROPAGACIÓN SE PRECISA MEDIO DE PROPAGACIÓN (MATERIAL O NO), QUE SE ALTERA DE FORMA REVERSIBLE AL SER ATRAVESADO POR LA ENERGÍA LA PROPAGACIÓN ES COOPERATIVA: CADA PUNTO DEL MEDIO ALTERADO TRANSMITE ESTA PERTURBACIÓN A LOS PUNTOS VECINOS LA VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN ES FINITA: CUANTO MÁS ALEJADO ESTÉ UN PUNTO DEL FOCO EMISOR, MÁS TARDE LE LLEGA LA PERTURBACIÓN EJEMPLOS DE MOVIMIENTOS ONDULATORIOS: luz y sonido

1. Los movimientos ondulatorios CONCEPTO DE ONDA: EN EL MOVIMIENTO ONDULATORIO, LA PERTURBACIÓN LOCAL DE UNA PROPIEDAD FÍSICA SE PROPAGA EN EL MEDIO CIRCUNDANTE. ASÍ: ONDA:ES LA ECUACIÓN MATEMÁTICA QUE RECOGE CÓMO SE DESPLAZA ESA PERTURBACIÓN POR EL MEDIO DE PROPAGACIÓN DE FORMA ESPACIAL Y TEMPORAL TAMBIÉN SE DENOMINA ONDA A LA PROPIA PERTURBACIÓN

1. Los movimientos ondulatorios PULSO DE ONDA:CADA PARTÍCULA ESTÁ EN REPOSO HASTA QUE LE LLEGA EL PULSO. EN ESE MOMENTO OSCILA ALREDEDOR DE LA POSICIÓN DE EQUILIBRIO Y DESPUÉS VUELVE AL REPOSO TREN DE ONDAS: MUCHOS PUNTOS OSCILAN SIMULTÁNEAMENTE

1. Los movimientos ondulatorios ONDAS VIAJERAS: ENERGÍA QUE APORTA EL FOCO EMISOR AVANZA EN EL MEDIO DE PROPAGACIÓN EN UN SOLO SENTIDO ONDAS ESTACIONARIAS: LA PERTURBACIÓN NO AVANZA (ESTÁ CONFINADA EN UNA REGIÓN DEL ESPACIO)

2. Tipos de ondas ONDAS MECÁNICAS: Transportan energía mecánica. Necesitan un medio material para propagarse. Sonido, ondas que se propagan en la superficie del agua, ondas generadas en una cuerda, .. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS: Transportan la energía electromecánica producida por cargas aceleradas o circuitos eléctricos oscilantes. No necesitan medio material para su propagación (ideal: el vacío). Luz visible, rayos ultravioleta, rayos X

2. Tipos de ondas: ondas mecánicas EN LAS ONDAS MECÁNICAS SE PROPAGA UNA PERTURBACIÓN VIBRACIONAL EN UN MEDIO MATERIAL ELÁSTICO EL FOCO EMISOR GENERA UNA PERTURBACIÓN QUE HACE QUE LOS PUNTOS VECINOS SE SEPAREN DE SU ESTADO DE EQUILIBRIO Desplazamiento de masa: cuerda vibrante Desplazamiento de presión: sonido ESTA SEPARACIÓN PROVOCA UNA FLUCTUACIÓN EN TORNO AL ESTADO DE EQUILIBRIO POR LAS PROPIEDADES ELÁSTICAS DEL MEDIO CUANDO LA OSCILACIÓN SE TRANSMITE A LOS PUNTOS VECINOS, SE GENERA UNA ONDA

2. Tipos de ondas: ondas mecánicas SEGÚN LA RELACIÓN ENTRE LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN DE LA ENERGÍA DESDE EL FOCO EMISOR Y LA DIRECCIÓN DE OSCILACIÓN EN EL MEDIO, EXISTEN: LAS ONDAS LONGITUDINALES: SU DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN COINCIDE CON LA DIRECCIÓN DE VIBRACIÓN DE LAS PARTÍCULAS (p.e., el sonido, ondas de un muelle) LAS ONDAS TRANSVERSALES: SU DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN ES PERPENDICULAR A LA DIRECCIÓN DE VIBRACIÓN DE LAS PARTÍCULAS (p.e., ondas de una cuerda, ondas EM)

2. Tipos de ondas: ondas mecánicas LONGITUDINAL TRANSVERSAL http://www.didactika.com/fisica/ondas/ondas_clasificacion.html

2. Tipos de ondas: ondas mecánicas DIMENSIONES DE PROPAGACIÓN: UNIDIMENSIONALES: LA ENERGÍA SE PROPAGA A LO LARGO DE UNA LÍNEA (p.e., cuerda elástica tensa) BIDIMENSIONALES: LA ENERGÍA SE PROPAGA EN UN PLANO (p.e., ondas de la superficie de una lámina de agua) TRIDIMENSIONALES: LA ENERGÍA SE TRANSPORTA EN LAS TRES DIMENSIONES ( p.e., luz del sol, sonido de una campana)

2. Tipos de ondas: ondas mecánicas VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN  CUMPLE ESTAS REGLAS: DEPENDE DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DEL MEDIO DE PROPAGACIÓN (NO DEL FOCO EMISOR) LOS SÓLIDOS PROPAGAN ONDAS MECÁNICAS TRANSVERSALES Y LONGITUDINALES CUYA VELOCIDAD AUMENTA CON LA RIGIDEZ DEL MEDIO Y DISMINUYE CON LA DENSIDAD EN EL INTERIOR DE LOS FLUIDOS SÓLO SE PROPAGAN ONDAS LONGITUDINALES CUYA VELOCIDAD DEPENDE DE LA COMPRESIBILIDAD Y DENSIDAD DEL FLUIDO

3. MAGNITUDES CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ARMÓNICAS ONDAS ARMÓNICAS SON AQUÉLLAS EN LAS QUE CADA PUNTO DEL MEDIO DE PROPAGACIÓN EJECUTA UN M.A.S. SU VARIACIÓN ESPACIAL Y TEMPORAL SE REPRESENTA CON LAS FUNCIONES seno /coseno UNA ONDA ARMÓNICA TIENE DOBLE PERIODICIDAD: EN EL ESPACIO EN EL TIEMPO

3. MAGNITUDES CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ARMÓNICAS LONGITUD DE ONDA (l): distancia entre dos puntos consecutivos de la onda que están en fase (mismo estado de vibración) Refleja la periodicidad espacial En el S.I. se mide en m PERÍODO (T): tiempo que tarda un punto en realizar una oscilación completa en torno a la posición de equilibrio Refleja la periodicidad temporal En el S.I. se mide en s

3. MAGNITUDES CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ARMÓNICAS FRECUENCIA(f = 1/T): número de oscilaciones que realiza un punto del medio alrededor de la posición de equilibrio cada segundo Refleja la periodicidad temporal En el S.I. se mide en Hz Es una propiedad característica del foco emisor PULSACIÓN O FRECUENCIA ANGULAR (w): número de períodos comprendidos en 2P segundos En el S.I. se mide en rad/s w= 2·P·f = 2·P/T

3. MAGNITUDES CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ARMÓNICAS ELONGACIÓN(y): separación instantánea de cada punto del medio de propagación respecto de su posición de equilibrio En el S.I. se mide en m AMPLITUD(A): máxima elongación de cada punto de la onda respecto del equilibrio

3. MAGNITUDES CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ARMÓNICAS VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN (v): rapidez con que se propaga una onda en el medio. v = l/T=l·f, puesto que l es la distancia que recorre la onda en un tiempo t igual a T (el período) En el S.I. se mide en m/s v = constante, puesto que es un movimiento uniforme v depende del medio de propagación ( no del foco emisor) FASE Y DESFASE: dos puntos están en fase si se mueven en el mismo sentido y sus elongaciones son iguales. Si elongación y velocidad son iguales y de signo opuesto, tienen fase opuesta El desfase entre dos puntos puede expresarse como fracción de onda en forma angular (P/2, ….)

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales SI TENEMOS ONDA ARMÓNICA TRANSVERSAL QUE SE PROPAGA CON VELOCIDAD CONSTANTE EN UNA SOLA DIMENSIÓN SIN QUE EXISTA PÉRDIDA DE ENERGÍA: TODOS SUS PUNTOS VIBRAN CON IGUAL AMPLITUD Y FRECUENCIA EXISTE UNA DIFERENCIA DE FASE DEBIDA A QUE CADA PUNTO COMIENZA A VIBRAR EN UN INSTANTE DISTINTO TODOS LOS PUNTOS DEL MEDIO REPITEN EL MISMO MOVIMIENTO VIBRATORIO SIGUIENDO UN M.A.S.:

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales CUALQUIER PUNTO DISTANTE DEL ORIGEN UNA DISTANCIA x COMIENZA A VIBRAR CON UN RETRASO t’ RESPECTO DE t = 0: TODOS SUS PUNTOS VIBRAN CON IGUAL AMPLITUD Y FRECUENCIA EXISTE UNA DIFERNCIA DE FASE DEBIDA A QUE CADA PUNTO COMIENZA A VIBRAR EN UN INSTANTE DISTINTO TODOS LOS PUNTOS DEL MEDIO REPITEN EL MISMO MOVIMIENTO VIBRATORIO SIGUIENDO UN M.A.S.:

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales v=x/t’ Metemos en el paréntesis T l=v·T

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales ECUACIÓN GENERAL DE UNA ONDA ARMÓNICA TRANSVERSAL UNIDIMENSIONAL: NOS PERMITE CONOCER EL ESTADO DE VIBRACIÓN DE CADA PUNTO DEL MEDIO EN QUE SE PROPAGA LA ONDA EN FUNCIÓN DEL TIEMPO

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales ES LA FASE O ÁNGULO DE FASE SE MIDE EN RADIANES (rad) Onda se propaga en el sentido positivo del eje x Onda se propaga en el sentido negativo del eje x

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales PARA CONOCER j0 NECESITAMOS LAS CONDICIONES INICIALES DE MOVIMIENTO: CASO MÁS SIMPLE: j0 = 0 ECUACIÓN DE UNA ONDA ARMÓNICA PUEDE HACERSE EN FUNCIÓN DEL SENO O DEL COSENO TENIENDO EN CUENTA QUE LO ÚNICO QUE SE VERÁ AFECTADO ES LA FASE INICIAL j0 :

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales FRECUENCIA Y VELOCIDAD DE OSCILACIÓN: EN UNA ONDA ARMÓNICA EXISTEN DOS FRECUENCIAS Y DOS VELOCIDADES DISTINTAS LAS QUE AFECTAN A LA ONDA EN SU CONJUNTO LAS QUE AFECTAN AL M.A.S. EN CADA PUNTO DEL MEDIO FRECUENCIA: LAS DOS FRECUENCIAS COINCIDEN (Cada punto del medio oscila con frecuencia idéntica a la de propagación de la onda) VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA (constante): v = l·f = l/T VELOCIDAD DE VIBRACIÓN: velocidad con que vibra cada punto de la onda (≠ constante):

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales:doble periodicidad PERIODICIDAD RESPECTO AL TIEMPO: ESTADO DE VIBRACIÓN DE UNA PARTÍCULA SITUADA EN LA POSICIÓN x ENTRE LOS INSTANTES t Y t+n·T (n є Z) sen a = sen (a+2Pn) y(x,t) = y(x,t+nT)

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales:doble periodicidad CONCLUSIÓN: LA ONDA ARMÓNICA ES PERIÓDICA EN EL TIEMPO PORQUE EL VALOR DE LA ELONGACIÓN DE CUALQUIER PARTÍCULA DEL MEDIO TOMA EL MISMO VALOR EN LOS INSTANTES t, t+T, t+2T,….ES DECIR, EL VALOR DE LA ELONGACIÓN DE LA PARTÍCULA SE REPITE CADA PERÍODO.

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales:doble periodicidad CONCLUSIÓN: LA ONDA ARMÓNICA ES PERIÓDICA EN EL TIEMPO PORQUE EL VALOR DE LA ELONGACIÓN DE CUALQUIER PARTÍCULA DEL MEDIO TOMA EL MISMO VALOR EN LOS INSTANTES t, t+T, t+2T,….ES DECIR, EL VALOR DE LA ELONGACIÓN DE LA PARTÍCULA SE REPITE CADA PERÍODO.

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales:doble periodicidad PERIODICIDAD RESPECTO A LA POSICIÓN: ESTADO DE VIBRACIÓN DE DOS PARTÍCULAS SITUADAS EN LAS POSICIONES x Y x+n·l (n є Z) sen a = sen (a-2Pn) y(x,t) = y(x+nl,t)

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales:doble periodicidad CONCLUSIÓN: LA ONDA ARMÓNICA ES PERIÓDICA EN EL ESPACIO PORQUE EN CUALQUIER INSTANTE COINCIDE EL VALOR DE LA ELONGACIÓN DE TODAS LAS PARTÍCULAS SITUADAS EN LAS POSICIONES x, x+l, x+2l,…. ES DECIR, EL VALOR DE LA ELONGACIÓN DE LAS PARTÍCULAS SE REPITE CADA LONGITUD DE ONDA.

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales:doble periodicidad CONCORDANCIA Y OPOSICIÓN DE FASE: DOS PUNTOS ESTÁN EN CONCORDANCIA DE FASE CUANDO EN CUALQUIER INSTANTE TIENEN EL MISMO ESTADO DE VIBRACIÓN. PARA ESOS DOS PUNTOS, LA DIFERENCIA DE FASES Dj=2Pn rad CALCULAMOS LA DISTANCIA ENTRE DOS PUNTOS x2 Y x1 EN CONCORDANCIA DE FASE PARA UN INSTANTE t:

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales:doble periodicidad DOS PUNTOS ESTÁN EN CONCORDANCIA DE FASE SI LA DIFERENCIA ENTRE SUS DISTANCIAS AL FOCO EMISOR ES UN MÚLTIPLO ENTERO DE LA LONGITUD DE ONDA l SI LA DIFERENCIA DE ESTAS DISTANCIAS ES DE UNA LONGITUD DE ONDA, EL DESFASE ES DE Dj=2P rad SI ES DE MEDIA LONGITUD DE ONDA, EL DESFASE Dj=P rad SI ES DE UN CUARTO DE LONGITUD DE ONDA, EL DESFASE Dj=P/2 rad

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales:doble periodicidad

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales:doble periodicidad SI DOS PUNTOS TIENEN UNA DIFERENCIA DE FASE (2n+1)p rad CON n є Z, SUS ESTADOS DE VIBRACIÓN SON OPUESTOS, LO QUE SIGNIFICA QUE ESTÁN EN OPOSICIÓN DE FASE EN TODO MOMENTO: DOS PUNTOS ESTÁN EN OPOSICIÓN DE FASE SI LA DIFERENCIA ENTRE SUS DISTANCIAS AL FOCO EMISOR ES UN MÚLTIPLO IMPAR DE SEMILONGITUDES DE ONDA

4. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales:doble periodicidad NÚMERO DE ONDAS (k): INDICA CUÁNTAS LONGITUDES DE ONDA ENCAJAN EN UNA DISTANCIA 2P SE MIDE EN rad/m

Formas de la ecuación de onda k=2P/l

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio CUANDO UNA ONDA SE PROPAGA, EXISTE UN TRANSPORTE DE ENERGÍA, POR LO QUE CADA PARTÍCULA ADQUIERE ENERGÍA MECÁNICA (Em = Ec + Ep) PODEMOS CALCULAR Ec CUANDO LA PARTÍCULA PASA POR LA POSICIÓN DE EQUILIBRIO (Ep = 0; Ec = máx  v = vmáx):

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA: Em = Ec,máx=2·m·P2·f2·A2 EL VALOR DE LA POTENCIA QUE TRANSMITE LA ONDA A LA PARTÍCULA ES: ENERGÍA MECÁNICA Y POTENCIA TRANSMITIDA A LAS PARTÍCULAS DEL MEDIO SON PROPORCIONALES A LA FRECUENCIA Y LA AMPLITUD AL CUADRADO

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio INTENSIDAD DE UNA ONDA: CANTIDAD DE ENERGÍA QUE SE PROPAGA POR UNIDAD DE TIEMPO A TRAVÉS DE UNA SUPERFICIE COLOCADA PERPENDICULAR A LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA P= potencia de la onda S = superficie perpendicular al avance de la onda I se mide en W/m2 en el S.I.

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio ATENUACIÓN DE UNA ONDA: OCURRE CUANDO LA INTENSIDAD DE LA ONDA DISMINUYE AL ALEJARSE DEL FOCO SI EL FRENTE DE ONDA ES PLANO: LA ENERGÍA QUE SE PROPAGA A TRAVÉS DE UNA SUPERFICIE SE TRANSMITE EN SU TOTALIDAD A OTRA SUPERFICIE IGUAL Y PARALELA (NO HAY ATENUACIÓN)  I = cte SI EL FRENTE DE ONDA ES ESFÉRICO: LA ENERGÍA ES CONSTANTE, Y CADA VEZ HA DE REPARTIRSE EN UN FRENTE DE ONDA MAYOR, LO QUE PRODUCE UNA ATENUACIÓN DE LA ONDA  I ≠ cte

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio PARA DOS FRENTES DE ONDA ESFÉRICOS A DISTANCIAS r1 Y r2 DEL FOCO: LA INTENSIDAD DEL MOVIMIENTO ONDULATORIO CUYOS FRENTES DE ONDA SON SUPERFICIES ESFÉRICAS, ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL CUADRADO DE LA DISTANCIA AL FOCO

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio SI LA FRECUENCIA f ES CONSTANTE, COMO LA INTENSIDAD ES PROPORCIONAL A LA AMPLITUD AL CUADRADO, SE CUMPLE QUE:

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio ABSORCIÓN EN EL MOVIMIENTO ONDULATORIO: UNA ONDA NO SE PROPAGA DE FORMA INDEFINIDA. MUCHOS MOVIMIENTOS ONDULATORIOS PRESENTAN UNA DISMINUCIÓN DE LA INTENSIDAD MAYOR DE LA QUE PREVÉ LA ATENUACIÓN. CAUSA PRINCIPAL: EL MEDIO ABSORBE PARTE DE LA ENERGÍA QUE TRANSPORTA LA ONDA ABSORCIÓN: FENÓMENO POR EL CUAL DISMINUYE LA INTENSIDAD DE LA ONDA POR EFECTOS DISIPATIVOS EN EL MEDIO DE PROPAGACIÓN (↓ Eg)

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio ABSORCIÓN EN EL MOVIMIENTO ONDULATORIO: SE DEBE PRINCIPALMENTE AL ROZAMIENTO ENTRE PARTÍCULAS, QUE TRANSFORMA LA ENERGÍA MECÁNICA EN CALOR. SI TOMAMOS UNA ONDA PLANA PARA QUE NO EXISTA ATENUACIÓN, PODEMOS ESTUDIAR LA ABSORCIÓN: EXPERIMENTALMENTE SE COMPRUEBA QUE LA DISMINUACIÓN DE I (-dI) ES PROPORCIONAL A LA INTENSIDAD (I) Y AL ESPESOR DEL MEDIO (dx): -dI = b·I·dx donde b= coeficiente de absorción (depende de las características de la onda y el medio). Se mide en m-1

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio ABSORCIÓN EN EL MOVIMIENTO ONDULATORIO: LEY GENERAL DE LA ABSORCIÓN PARA ONDAS PLANAS: I=I0·e-b·x SE OBSERVA QUE LA INTENSIDAD DECRECE DE FORMA EXPONENCIAL CON EL ESPESOR DEL MEDIO QUE ATRAVIESA ESPESOR DE SEMIABSORCIÓN (D1/2): ESPESOR NECESARIO PARA REDUCIR A LA MITAD LA INTENSIDAD DE UNA ONDA

5. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio ESPESOR DE SEMIABSORCIÓN (D1/2): ESPESOR NECESARIO PARA REDUCIR A LA MITAD LA INTENSIDAD DE UNA ONDA

6. Ondas sonoras EJEMPLO MÁS REPRESENTATIVO DE ONDAS LONGITUDINALES SON ONDAS MECÁNICAS CUYA VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO DEPENDE DEL MEDIO MATERIAL EN EL QUE SE DESPLAZAN SE PRODUCEN POR LA PROPAGACIÓN DEL MOVIMIENTO VIBRATORIO DE UN CUERPO EN UN MEDIO ELÁSTICO QUE HACE QUE LAS PARTÍCULAS OSCILEN. Ejemplo: sonido de nuestra voz

6. Ondas sonoras: sonido de nuestra voz EMISOR: cuerdas vocales (oscilan con el paso del aire de los pulmones y comunican la oscilación al medio que les rodea) MEDIO MATERIAL: las moléculas de aire, que al oscilar producen compresiones y dilataciones que se van transmitiendo en las tres direcciones del espacio RECEPTOR: tímpano, al cual hacen vibrar. Estas vibraciones las recibe el cerebro en forma de señales nerviosas que interpreta como sonidos

CLASIFICACIÓN: 6. Ondas sonoras ONDAS AUDIBLES: Intervalo de frecuencias que genera sensación sonora en el oído humano: 20 Hz < f < 20000 Hz ONDAS NO AUDIBLES: No son percibidas por el oído: INFRASONIDOS: f< 20 Hz ULTRASONIDOS: f > 20000 Hz

6. Ondas sonoras FORMACIÓN: OBJETO VIBRANTE (cuerdas vocales, diapasón, violín, …) COMUNICA SU OSCILACIÓN A LAS PARTÍCULAS DEL MEDIO QUE LE RODEA (sólido, líquido o gaseoso) SE ORIGINAN COMPRESIONES/DILATACIONES QUE SE PROPAGAN POR MEDIO DE CHOQUES ENTRE LAS PARTÍCULAS DEL MEDIO, FORMANDO UNA ONDA LONGITUDINAL

6. Ondas sonoras DISTANCIA ENTRE DOS COMPRESIONES/DILATACIONES SUCESIVAS: l LOS DESPLAZAMIENTOS DE LAS PARTÍCULAS GASEOSAS GENERAN UNA VARIACIÓN DE PRESIÓN EN LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA ELONGACIÓN y Dp SE EXPRESAN CON ECUACIÓN DE ONDA ARMÓNICA UNIDIMENSIONAL:

6. Ondas sonoras:magnitudes VELOCIDAD: DEPENDE DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL MEDIO (COMPRESIBILIDAD Y DENSIDAD) ES INDEPENDIENTE DE LA FUENTE SONORA (f) AUMENTA A MEDIDA QUE AUMENTA LA COHESIÓN DE LAS PARTÍCULAS DEL MEDIO: vgas < vlíquido< vsólido SÓLIDOS. Para una barra delgada: LÍQUIDOS: GASES: r= densidad J= módulo de Young. Mide elasticidad (N/m2). Constante para cada material b= módulo volumétrico del líquido (mide el cambio de volumen según el cambio de presión experimentado). Se mide en Pa g= coeficiente adiabático del gas R=cte. de los gases= 8,31J/(mol·K)

6. Ondas sonoras: magnitudes INTENSIDAD: HACE REFERENCIA AL VOLUMEN SONORO (FUERTE O DÉBIL) ES LA ENERGÍA QUE TRANSPORTA A TRAVÉS DE LA UNIDAD DE SUPERFICIE EN LA UNIDAD DE TIEMPO. SE MIDE EN W/m2 TONO: CUALIDAD QUE PERMITE DISTINGUIR DOS SONIDOS POR LA FRECUENCIA DE SU VIBRACIÓN. SE CLASIFICAN EN AGUDOS (f alta) Y GRAVES (f baja) TIMBRE: PERMITE DISTINGUIR DOS SONIDOS DE IGUAL INTENSIDAD Y DEL MISMO TONO PROCEDENTES DE FUENTES SONORAS DISTINTAS

6. INTENSIDAD Y NIVEL DE INTENSIDAD DEL SONIDO SENSACIÓN SONORA: La sonoridad que percibe el oído no es proporcional a la intensidad física del sonido. Para evaluar el efecto fisiológico del sonido se compara la intensidad del sonido percibido con la intensidad umbral de audición. UN SONIDO TIENE UN NIVEL DE INTENSIDAD SONORA DE 1 B – bel- CUANDO SU INTENSIDAD ES 10 VECES SUPERIOR A LA INTENSIDAD UMBRAL (LA UNIDAD DE SENSACIÓN SONORA ES EL BEL) I= intensidad del sonido percibido I0= intensidad de referencia umbral de forma que la sensación sonora de un sonido de la misma frecuencia es 0

6. INTENSIDAD Y NIVEL DE INTENSIDAD DEL SONIDO ESCALA DECIBÉLICA: EN ACÚSTICA UTILIZAMOS COMO UNIDAD DE MEDIDA EL DECIBELIO (dB): 1 dB = 1/10 bel COMO LA INTENSIDAD UMBRAL VARÍA CON LA FRECUENCIA DEL SONIDO, SE TOMA COMO INTENSIDAD UMBRAL DE REFERENCIA LA QUE CORRESPONDE A 1000 Hz

6. INTENSIDAD Y NIVEL DE INTENSIDAD DEL SONIDO LA SENSACIÓN SONORA ES TAMBIÉN EXPRESABLE EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA AL FOCO EMISOR TENIENDO EN CUENTA QUE I/I0 = d02/d2 d0 = distancia a la que la sensación sonora es s0 = 0