ONDAS SONORAS, SONIDO. Capitulo 17 Serway

Transcripción

1 ONDAS SONORAS, SONIDO Capitulo 17 Serway

2 ONDAS SONORAS Las ondas sonoras viajan a través de cualquier medio material con una rapidez que depende de las propiedades del medio. A medida que las ondas sonoras viajan a través del aire, los elementos del aire vibran para producir cambios en densidad y presión a lo largo de la dirección del movimiento de la onda. Si la fuente de las ondas sonoras vibra sinusoidalmente, las variaciones de presión también son sinusoidales. La descripción matemática de las ondas sonoras sinusoidales es muy parecida a las ondas sinusoidales en cuerdas, que se explicaron en el capitulo 16.

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4 Las ondas sonoras se dividen en tres categorías que cubren diferentes intervalos de frecuencia: 1) Las ondas audibles se encuentran dentro del intervalo de sensibilidad del oído humano. Es posible generarlas en una variedad de formas, como de instrumentos musicales, voces humanas o bocinas. 2) Las ondas infrasónicas tienen frecuencias por abajo del intervalo audible. Los elefantes usan ondas infrasonicas para comunicarse mutuamente, aun cuando estén separados por varios kilómetros. 3) Las ondas ultrasónicas tienen frecuencias por arriba del alcance audible.

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6 Rapidez de las ondas sonoras

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8 Intensidad de ondas sonoras periódicas

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11 Onda esférica emitida por una fuente puntual Ahora considere una fuente puntual que emite ondas sonoras por igual en todas direcciones a partir de la experiencia cotidiana, se sabe que la intensidad del sonido disminuye conforme uno se aleja de la fuente. Cuando una fuente emite sonido por igual en todas direcciones, el resultado es una onda esférica. La figura 17.5 muestra estas ondas esféricas como una serie de arcos circulares concéntricos con la fuente.

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13 A partir de la experiencia cotidiana, se sabe que la intensidad del sonido disminuye conforme uno se aleja de la fuente.

14 EJEMPLO

15 EJEMPLO

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17 NIVEL SONORO EN DECIBELES El intervalo de intensidades que puede detectar el oído humano es muy amplio, por lo cual es conveniente usar una escala logarítmica, donde el nivel sonoro β (letra griega beta) se define mediante la ecuación:

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19 EJEMPLO 2

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21 SONORIDAD Y FRECUENCIA 2da clase La explicación del nivel sonoro en decibeles se relaciona con una medición física de la intensidad de un sonido. Se extenderá la explicación del ejemplo anterior concerniente a la medición psicológica de la intensidad de un sonido. Desde luego, no se tienen instrumentos en el cuerpo que puedan desplegar valores numéricos de las reacciones a los estímulos. Se tienen que calibrar las reacciones de algún modo para comparar diferentes sonidos con un sonido de referencia, pero esto no es fácil de lograr. Por ejemplo, la intensidad umbral es de W/m2, que corresponde a un nivel de intensidad de 0 db. En realidad, este valor es el umbral solo para un valor de Hz de frecuencia, que es una frecuencia de referencia estándar en acústica. Si se realiza un experimento para medir la intensidad umbral a otras frecuencias, se encontrara una variación distinta de este umbral como función de la frecuencia. Por ejemplo, a 100 Hz, un sonido apenas audible debe tener una intensidad de aproximadamente 30 db! Por desgracia, no hay una correspondencia simple entre las mediciones físicas y las mediciones psicológicas. El sonido de 100 Hz y 30 db es psicológicamente igual al sonido de Hz y 0 db (ambos son apenas audibles), pero no son físicamente iguales (30 db 0 db).

22 Con el uso de sujetos experimentales se ha podido estudiar la respuesta humana a los sonidos, y los resultados se muestran en el área blanca de la figura 17.6, junto con la frecuencia aproximada y los alcances de nivel sonoro de otras fuentes sonoras. La curva inferior del área blanca corresponde al umbral de audición. Su variación con la frecuencia es clara a partir de este diagrama. Note que los humanos son sensibles a frecuencias en el intervalo de casi 20 Hz hasta aproximadamente Hz. La frontera superior del area blanca es el umbral del dolor. En este caso la frontera del área blanca es recta porque la respuesta psicológica es en cierta medida independiente de la frecuencia a este nivel sonoro alto.

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24 TIENE EL SONIDO FORMA?

25 EL EFECTO DOPPLER Tal vez haya notado como varia el sonido del claxon de un vehículo a medida que este se aleja. La frecuencia del sonido que escucha mientras el vehículo se aproxima a usted es mas alta que la frecuencia que escucha mientras se aleja. Esta experiencia es un ejemplo del efecto Doppler.

26 LECTURA EFECTO DOPPLER SONIDOS AGUDOS=FRECUENCIAS ALTAS SONIDOS GRAVES= FRECUENCIAS BAJAS

27 V o es la velocidad del observador Observador en movimiento, fuente en reposo

28 FUENTE EN MOVIMIENTO izquierda

29 Donde v es la rapidez del sonido y v s es la rapidez de la fuente Fuente en movimiento

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31 EJEMPLO, el reloj despertador que cae Vo=0 velocidad del observador Como el reloj se aleja, v s es negativa

32 CINEMATICA SUSTITUYENDO

33 Ejemplo. Los submarinos que se acercan Vs y Vo son positivas porque se acercan, el submarino B es el observador Vs y Vo son negativas porque se alejan, el submarino B es el observador

34 Tarea problemas pag ,3,9,10,11,13,15,16,17,18,19,22,24,32,33,37

35 VOLUNTARIOS PARA EXPONER TEMA ONDAS DE CHOQUE, PAG 487, GRABACIÓN DE SONIDO DIGITAL PAG 488, SONIDO CINEMATOGRÁFICO, PAG 491