Capitulo 5 Ondas y Sonido

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1 Capitulo 5 Ondas y Sonido
Prof. Franklin Rivera Prof. Franklin Rivera

2 Ondas Que son ondas? Las ondas envuelven vibración y occilación de algún tipo. El tocar la superficie del agua causa ondas en circulos viajando desde el origen hacia afuera Nuestros oidos son receptores de occilaciones de moleculas en forma de sonido La ondas tambien tienen energia pero no tienen masa, son bandas comprimidas de energía Un sonido agudo de una bocina es capaz de romper una copa de vidrio Prof. Franklin Rivera

3 Tipos de ondas Prof. Franklin Rivera

4 Ondas Un disturbio viajante que consiste de vibraciones coordinadas que transmiten energía sin movimiento neto de la materia El sonido, las ondas de agua y otros tipos similares de ondas consisten de vibración de materia, en la mayoría de los casos la materia es agua o aire. Esa substancia por la cual viaja la onda se le conoce como medio de transporte de la onda. Estas partículas vibran por ese medio de un modo coordinado para formar la onda. Si no hay materia no viaja la onda Prof. Franklin Rivera

5 Ondas Las ondas de vibración requieren un medio para desplazarse.
Como el sonido, ondas de agua, una onda a través de una cuerda y otros son ejemplos de ondas que no pueden existir en un vacio. En un vacio no hay materia Por otra parte las ondas de luz, radio, microondas y rayos X si pueden viajar a través del vacío por que no requieren un medio para su propagación. Véase Ondas Electromagnéticas Prof. Franklin Rivera

6 Ondas Las ondas se transportan en una gran variedad de substancias tales como Gases – sonido Líquidos – ondas Sólidos – ondas sísmicas Algunas trabajan en forma lineal como el caso de la cuerda. Otras trabajan superficial como en el agua y otras trabajan a través del espacio en cualquier dimensión como el sonido. Prof. Franklin Rivera

7 Tipos de Onda La ondas las podemos identificar por onda de pulso y onda continua. Una explosión, un flash, una ola, los latidos del corazón son ejemplos de de pulso. La vibración de una cuerda, la luz, del sol son ondas continuas. Prof. Franklin Rivera

8 Tipos de onda También podemos clasificar las ondas por su orientación de oscilación de onda. Onda Transversal Donde la onda oscila de forma perpendicular a la dirección de onda Ondas en una Cuerda, ondas electromagnéticas, ondas sísmicas Onda Longitudinal Onda en la cual las oscilaciones van a lo largo de el viaje de onda Sonido en el aire Prof. Franklin Rivera

9 Diagrama de la onda Amplitud (Amplitude): es el máximo desplazamiento de puntos en una onda, medida desde un punto equilibrado Es la distancia máxima del pico de una onda o de un valle de una onda Esta puede ser uno pocos milímetros como también metros de distancia Cuando escuchamos sonidos a mayor amplitud mas fuerte será el sonido Prof. Franklin Rivera

10 Diagrama de la onda Largo de onda (wavelengh): es la distancia entre dos picos sucesivos en una onda. Tambien pueden medirse entre dos valles. Su símbolo es conocido como lambda (λ) El largo de onda del sonido puedes ser escuchado por los humanos desde 2cm a 17 metros. Cualquier segmento de la onda que compete su largo se le conoce como un ciclo de onda La amplitud y largo de onda son funciones independientes de una onda Prof. Franklin Rivera

11 Diagrama de onda Frecuencia (Fecuency): el numero de ciclos de onda pasando por un punto por unidad de tiempo. Mejor conocido como oscilaciones por segundo. Su símbolo es f La frecuencia se mide en Hertz o segundos -1 Bajo condiciones ideales una persona podría escuchar sonidos con frecuencias entre 20Hz a 200 Hz. La frecuencia es mas conocida en casos por ejemplo cuando hablamos de las radio emisoras. Las radio emisoras transmiten en kilohertz (kHz) en AM o en megahertz (mHz) en FM. Prof. Franklin Rivera

12 Ondas Compresión Prof. Franklin Rivera

13 Longitudinal vs Transvensal
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14 Velocidad de onda La velocidad de onda es la rapidez del movimiento del disturbio. Para calcular la velocidad de sonido utilizaremos la formula v = k x √T donde k es la constante del medio en donde viaja la onda característico de cada materia. T es la temperatura en kelvin Para el caso de una onda viajando por el aire seria v = 2.01 x √T Prof. Franklin Rivera

15 Velocidad de onda La velocidad de onda, su largo de onda y su frecuencia están relacionadas una a la otra en un modo simple. La velocidad de onda es igual al numero de ciclos por cada segundo a través de un punto y multiplicado por el largo de cada ciclo. Velocidad de onda = numero de ciclos X largo de cada ciclo Si lo vemos como formula diríamos que La velocidad continua es igual al producto de frecuencia de la onda por el largo de onda v = f λ Prof. Franklin Rivera

16 Aspectos de Propagacion
Reflexion Effecto Droppler Bow Waves & Shock waves Difraccion Interferencia Prof. Franklin Rivera

17 Reflexion Una onda hace reflexión cuando se encuentra con un obstáculo durante su recorrido Lo podríamos ver como un rebote de la onda con el obstáculo, barrera o cualquier otra cosa Prof. Franklin Rivera

18 Reflection Prof. Franklin Rivera

19 Efecto Droppler Se define como un aparente cambio en la frecuencia de onda debido al movimiento de la fuente de la onda o el receptor Prof. Franklin Rivera

20 Doppler Prof. Franklin Rivera

21 Bow waves & Shock waves Cuando la fuente o origen de la onda viaja mas rápido que la onda. La podemos ver en la estela en forma de V que dejan los botes cuando navegan Los aviones cuando rompen la barrera del sonido crean un Shock wave en su parte trasera. Prof. Franklin Rivera

22 Difracción Este efecto se ve cuando la onda encuentra una barrera con un Gap de por medio, esta onda pasa por ese gap y se esparce hacia todos lados. Un ejemplo sería cuando el sonido de la TV pasa por la puerta del cuarto y luego se esparce a todas partes después de la puerta. Gap es un espacio o un vacio Prof. Franklin Rivera

23 Difracción Difracción Gap Prof. Franklin Rivera

24 Interferencia Se alcanza cuando dos ondas continuas con amplitud y frecuencia similares se encuentran en un mismo punto. Esto lo vemos por ejemplo cuando se escuchan dos estaciones de radio en la misma frecuencia Sucede en los hospitales cuando la señal de los celulares afecta lo equipos electronicos Prof. Franklin Rivera

25 Sonido La experiencia mas común de sonido se obtiene con el aire, pero el sonido se transporta también por los líquidos y por los sólidos. Cuando hablamos podemos sentir nuestro sonido por nuestros tejidos y por nuestros huesos. La velocidad del sonido depende de la consistencia de la materia y de los enlaces de sus partículas A mayor consistencia mas rápido viaja Prof. Franklin Rivera

26 Sonido La velocidad del sonido es mayor en líquidos y sólidos en comparación de los gases. Esto se debe a los fuertes enlaces entre sus moléculas. El sonido que viaja en los gases y líquidos, viaja en forma longitudinal, mientras que en los sólidos viaja en forma longitudinal o transversal Prof. Franklin Rivera

27 Sonido Los sonidos son causados por vibración.
Cualquier cosa que vibre y logre vibrar las partículas a su alrededor lograra sonido. La presión del aire durante un sonido es mayor a la presión atmosférica debido a que en cada compresión de onda las partículas son comprimidas entre ellas. Prof. Franklin Rivera

28 Sonidos Podemos decir que el sonido son fluctuaciones de presión de aire y vibración de moléculas Prof. Franklin Rivera

29 Compresión y Rarefacción
Las bandas obscuras o los picos de las ondas son la compresión Los espacios vacios es rarefacción Prof. Franklin Rivera

30 Clasificacion Los sonidos son clasificados por la forma de su onda, por su frecuencia y largo de onda. Sonido Puro Tono Complejo Ruido Infrasonido Ultrasonido Prof. Franklin Rivera

31 Tipos de sonido Tono puro, Sonido de forma senoidal. Lo podemos ver cuando se logra una nota constante en un silbido o un instrumento. Complejo, es en forma repetitiva logrando un patrón pero no de forma senoidal Ruido, son ondas aleatorias que no son repetitivas o forman un patrón Prof. Franklin Rivera

32 Sonidos Ruido Puro Complejo Prof. Franklin Rivera

33 Tipos de Sonido Sonidos del rango auditivo del ser humano van entre los 20 a 20,000 Hertz . Infrasonidos, poseen frecuencias menores de 20 Hertz. Los elefantes y las ballenas logran llegar a esas frecuencias. Ultrasonidos, Sonidos con frecuencias mayores de 20,000 Hertz. Los gatos murciélagos, perros, ratones logan llegar a esas altas frecuencias Prof. Franklin Rivera

34 Producción del Sonido El sonido es producido cuando vibraciones causan variación de presión en el aire. Una placa, una membrana una cuerda una barra que vibre causara sonido. El cono de una bocina vibrando, un plato de una batería, el cuero de un tambor vibran para crear sonido Una campana, un triangulo, los xilófonos en fin todos los instrumentos de percusión producen sonidos por vibración Prof. Franklin Rivera

35 Producción de Sonio Los violines, las guitarras y pianos son ejemplos de cuerdas que vibran. Los instrumentos de cuerda como la guitarra tienen un puente en madera al final para recoger esa vibración y pasarla al cajo de la guitarra, de ese modo el sonido se amplifica. Prof. Franklin Rivera

36 Producción del sonido En los instrumentos de viento tales como la flauta trompeta son otra manera de vibración para producir sonido. Pulsos de presión se mueven a lo largo de tubo del instrumento dado que el músico constantemente lleva esas vibraciones fuera del instrumento, creando la música que creamos. Prof. Franklin Rivera

37 Creación del sonido En el ser humano el aire pasa por las cuerdas vocales creado los sonidos que hacemos a la velocidad que le demos al aire desde nuestros pulmones. Al inhalar helio nuestra voz se escucha mas aguda y eso se debe a que en el helio el sonido viaja mas rápido que en el aire. Prof. Franklin Rivera

38 Percepción del sonido El sonido se clasifica en tres categorías
Pitch, esta percepción de cuan alto o bajo es el sonido Intensidad (Fuerza, intensidad, volumen), propiamente se describe Calidad del Tono, es la particularidad de poder distinguir entre dos sonidos diferentes. Prof. Franklin Rivera

39 Pitch Este depende completamente de la frecuencia de la onda. A mayor frecuenca mayor es el pitch. Un soprano tiene un pitch alto, mientra que un tenor con voz grave tiene un pitch bajo. Prof. Franklin Rivera

40 Intensidad y Amplitud Se determina por la amplitud de la onda de sonido A mayor amplitud mayor será ese fuerza o volumen de onda de sonido. A mayor presión de sonido mayor será el nivel del sonido. Estas se miden por unidades de decibeles dB mejor conocida como la unida estándar para medir el nivel de sonido Decibelio (dB) es la unidad relativa empleada en acustica y telecomunicación para expresar la relación entre dos magnitudes, acústicas o eléctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia. Prof. Franklin Rivera

41 Loudness Un sonido puede distinguirse de otro solo por sus dB.
El nivel de sonido mas bajo podría escucharse bajo condiciones ideales a cero dB como lo seria frotar la piel, mientras a 120 dB seria un sonido intolerable o ensordecedor similar a la turbina de un jet en despegue. Para que un sonido sea notable debe alcanzar 1 dB Si dos sonidos son combinados a dB similares el aumento entre ellos no hace mucha diferencia. Prof. Franklin Rivera

42 Calidad de tono La calidad del tono es lo que diferencia cada sonido con el resto de los demás, así como nos identificamos cada uno por nuestra vos asimismo identificamos cada instrumento Esta depende de la forma de su onda, si dos sonidos tienen diferentes formas de onda entonces la podemos diferenciar La forma mas simple de onde seria la del tono puro que tiene forma senoidal. Prof. Franklin Rivera

43 Calidad del tono Cualquier forma de tono complejo seria la combinación de dos o mas ondas senoidales con amplitudes definidas Estas ondas complementan lo que llamaremos harmónica Las frecuencias de una armónica son múltiples números de frecuencias en un onda compleja. Esto significa que cualquier tono complejo es la combinación de tonos puros llamados harmónica. Prof. Franklin Rivera

44 Calidad del tono Prof. Franklin Rivera