Temas selectos de Física Sonido Temas selectos de Física

Índice Fenómenos del sonido Introducción Ondas mecánicas Difracción Propagación del sonido Reflexión Características del sonido Refracción Fisiológicas Efecto Doppler Físicas Bibliografía Continuar

Introducción Este material pretende ser un auxiliar en el estudio de la acústica para los alumnos que estudian Temas Selectos de Física en el nivel medio superior, adentrándolos en una de las ramas de la Física cuyos fenómenos son muy bastos y observables. la información contenida en este trabajo se presenta desde lo general a lo particular, por lo que podrá utilizarse para orientar su estudio. En este material cada vínculo se establece de manera sencilla para cualquier alumno con conocimientos básicos en el uso de la computadora. Regresar Continuar

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Ondas Mecánicas (Sonido) Como toda onda mecánica, el sonido se propaga a través del aire como una onda longitudinal La velocidad del sonido en el aire está determinada por las características del propio aire (densidad), y no por la frecuencia o amplitud del sonido. 𝑣 𝑠𝑜𝑛𝑖𝑑𝑜 =331.4+0.6𝑇 𝑚 𝑠 Regresar Continuar

Una perturbación que genera un impulso de aire comprimido se llama compresión, esto genera a su vez zonas de aire de baja presión, llamada rarefacción. Por ejemplo: cuando vibra un diapasón, en su oscilación hacia la derecha, empuja a las moléculas comprimiéndolas, creando una zona de alta presión (compresión), cuando vibra hacia la izquierda del mismo modo comprime las moléculas, pero dejando del lado derecho una zona de baja presión (rarefacción) Continuar

Cómo se propaga el sonido en los diferentes medios Regresar Continuar

Las características del sonido pueden definirse de dos formas: La fisiológica y la física Forma Fisiológica. Sensaciones auditivas producidas por perturbaciones longitudinales en el aire. Las cualidades fisiológicas básicas del sonido son; tono, volumen, timbre, duración. Estas cualidades se relacionan con las características físicas del sonido Tono ------Frecuencia de la onda Volumen------Intensidad del sonido Timbre------Forma de la onda Duración-------Longitud de onda Regresar Continuar

Tono (frecuencia de vibración) Tono (frecuencia de vibración). La cantidad de veces que vibra el aire que transmite ese sonido en un segundo Regresar Continuar

Ejemplo, la primera tabla muestra voces y tonos musicales y su relación con las frecuencias de vibración y la segunda tabla muestra las bandas de frecuencia de voces e instrumentos musicales: Continuar

Volumen (Intensidad de sonido), esta cualidad tiene que ver con la amplitud de onda: La percepción fisiológica del sonido, también se mide de manera comparativa midiendo la intensidad de un murmullo y comparándola con otra intensidad, teniendo como unidades a los Decibeles (dB) Continuar

La tabla muestra ejemplos de nivel de intensidad del sonido de diferentes actividades, sin embargo el umbral al dolor se ha ido modificando hasta hace unos años, éste estaba considerando 120 dB por la Organización Mundial de la Salud (OMS) Continuar

Timbre (forma de la Onda), es la característica de un sonido que nos permite diferenciar un sonido de las mismas características emitido por dos instrumentos distintos (textura del sonido). Algunos factores que influyen en el timbre de un sonido se relacionan con las características físicas del cuerpo que los emite. El proceso de construcción de un instrumento musical, material utilizado, tamaño, forma y diseño. Continuar

Duración de la onda. Es aquel intervalo temporal en el que el sonido persiste sin discontinuidad. Continuar

Forma Física. Características medibles de una onda mecánica longitudinal que se propaga en un medio elástico. Frecuencia, anteriormente se había mencionado que es la cantidad de veces que vibra el aire que transmite ese sonido en un segundo se mide en Hertz=1/s. f < 20 Hz se le llama infrasonido f entre 20 y 20000 Hz, es el sonido audible por el humano f > 20000 Hz, se le conoce como ultrasonido Regresar Continuar

Nota: Algunos experimentos demuestran que los perros perciben frecuencias que alcanzan los 50 000 Hz, los murciélagos aún cuando son casi ciegos pueden volar sin chocar con obstáculos ya que emiten ultrasonidos (120 000 Hz), que luego captan sus oídos después de ser reflejados por dichos obstáculos. Continuar

Intensidad del sonido. Se define como la potencia de la fuente emisora por unidad de área (watt/m2 ). A este comportamiento se le conoce como «La ley del inverso al cuadrado», en otras palabras, si se duplica la distancia de la fuente sonora, el sonido se escuchara un cuarto de la intensidad en la primera distancia Continuar

La intensidad de sonido más débil que puede detectar el oído humano (1000 Hz), es el llamado umbral auditivo y es de 1X10-12watt/m2 Umbral al dolor es el sonido más fuerte que puede soportar el oído 1watt/m2 , Continuar

Nivel de intensidad de sonido. Continuar

El timbre no es una cantidad medible, pues la forma de la onda solo dependerá del objeto que emita el sonido, su construcción y los materiales de los que está hecho. La duración de la onda depende de la longitud de onda, sin embargo, es el tiempo que un sonido persiste sin interrupción. Continuar

Las ondas del sonido, así como otros tipos de ondas, pueden ser descritas en términos de los siguientes fenómenos de onda básicos: Difracción Refracción Reflexión Regresar Continuar

Difracción de onda: la curvatura de las ondas alrededor de pequeños obstáculos y la propagación de las ondas mas allá de las pequeñas* aberturas. Regresar Continuar

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Reflexión de onda: La reflexión del sonido sigue la ley de "el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión", llamada a veces ley de la reflexión El mismo comportamiento se observa con las ondas de luz y de otro tipo, y con el rebote de una bola de billar contra una banda de la mesa. En acústica esta propiedad de las ondas es sobradamente conocida y aprovechada. No solo para aislar, sino también para dirigir el sonido hacia el auditorio mediante placas reflectoras (reflectores y tornavoces). Regresar Continuar

Las ondas reflejadas pueden interferir con las ondas incidentes, produciendo patrones de interferencia constructiva y destructiva. Esto puede llevar a resonancias denominadas ondas estacionarias confinadas. Continuar

Las ondas estacionarias Las ondas estacionarias. Una onda estacionaria se produce por la suma de una onda y su onda reflejada sobre un mismo eje. De acuerdo a cómo coincidan las fases de la onda incidente y de la reflejada, se producirán modificaciones en el sonido (aumenta la amplitud o disminuye), por lo que el sonido resultante puede resultar desagradable. En determinadas circunstancias, la onda estacionaria puede ocasionar que la sala entre en resonancia. para saber más visita: http://www.dfists.ua.es/experiencias_de_fisica/index13.html http://ricuti.com.ar/No_me_salen/ONDAS/Ap_ond_12.html Continuar

También significa que la intensidad del sonido cerca de una superficie dura se mejora debido a que la onda reflejada se suma a la onda incidente, dando una amplitud de presión que es dos veces mayor en una delgada “zona de presión" cerca de la superficie. Esto se utiliza en los micrófonos de zona de presión para aumentar la sensibilidad. La duplicación de la presión da un aumento de 6 decibelios en la señal captada por el micrófono. La reflexión de ondas en cuerdas y columnas de aire son esenciales para la producción de ondas estacionarias resonantes en esos sistemas. Continuar

El eco. La señal acústica original se ha extinguido, pero aún no es devuelto el sonido en forma de onda reflejada. El eco se explica porque la onda reflejada llega al receptor en un tiempo superior al de la persistencia acústica La reverberación se produce cuando las ondas reflejadas llegan al receptor antes de la extinción de la onda directa, es decir, en un tiempo menor que el de persistencia acústica del oído, visita http://www.acusticaintegral.com/reverberacion.htm Continuar

Refracción. Cuando el sonido se encuentra en diferentes medios con diferentes densidades su velocidad cambia y su dirección de propagación ya no es rectilínea. A mayor densidad menor velocidad A menor densidad mayor velocidad Recuerda que la densidad está en función de la temperatura. Regresar Continuar

Efecto Doppler: Es un fenómeno que se percibe como distorsión de la frecuencia del sonido, cuando la fuente emisora, el receptor o ambos llevan una determinada velocidad. Regresar Continuar

El modelo matemático para determinar la frecuencia observada o aparente: Continuar

FIN Regresar Continuar

Bibliografía 1. Tippens, Paul E. (2007). Física, conceptos y aplicaciones, México: Mc Graw Hill. 2. Hewitt, Paul G. (2007). Física Conceptual. México: Pearson Educación. 3. Bueche, Frederick J. (1996). Fundamentos de Física I: Mc Graw Hill. 4.Máximo R, Antonio y Alvarenga A, Beatriz. (1998). Física General con experimentos sencillos. ISBN 9706131477, 9789706131478México: Oxford University Press. http://www.dfists.ua.es/experiencias_de_fisica/index13.html http://ricuti.com.ar/No_me_salen/ONDAS/Ap_ond_12.html http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://hyperphysics.phy- astr.gsu.edu/hbasees/sound/imgsou/lwav2.gif&imgrefurl=http://hyperphysics.phy- astr.gsu.edu/hbasees/sound/tralon.html&h=270&w=596&tbnid=iskb_jGqbE3N0 M:&docid=5ZspyNGaruqyIM&ei=N_QNVuv- HMypgwTa7JCACg&tbm=isch&ved=0CFYQMygcMBxqFQoTCKv2zd3mosgCFcz UgAodWjYEoA Regresar Continuar

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