El Sonido. Las ondas sonoras

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Lorena Olivera Duarte
hace 6 años
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1 El Sonido

2 El Sonido Las ondas sonoras

3 Qué es el sonido? Cualquier fenómeno que involucre la propagación de ondas elásticas, generalmente a través de un fluido u otro medio, que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo, produce ondas de sonido.

4 Aquel captable por el oído humano, es decir, audible, son las ondas sonoras que producen oscilaciones del aire, convertidas en ondas mecánicas en el oído y percibidas por el cerebro. Gamma audible 16Hz a 20000Hz

5 Para que se genere un sonido es necesario que vibre alguna fuente y que esta vibración pueda ser transmitida a través de cualquier medio elástico.

6 La propagación del sonido

7 La propagación del sonido depende del medio en el que se propaga. Cuanto mayor sea la compresibilidad del medio, menor es la velocidad del sonido. Otro factor que influye es la densidad. Cuanto mayor sea ésta, menor será la velocidad, siempre que el resto de propiedades y magnitudes sean las mismas. v Y v B v P RT M v Y NOTA: en el caso de los gases el factor influyente es la temperatura.

8 Para que el sonido se transmita se necesita que las moléculas vibren en torno a su posición de equilibrio. En la superficie vibrante existirán algunas zonas en las que se junten (zonas de compresión) y otras en las que se separen (zonas de rarefacción). Son estas alteraciones de las moléculas de aire lo que producen el sonido.

9 Se dice que son ondas mecánicas porque necesitan un medio por el que propagarse. Son también ondas longitudinales ya que se propagan en la misma dirección de las compresiones y dilataciones del medio. La propagación de onda depende de la separación entre las partículas del medio en el que se propagan, siendo mayor en los sólidos y menor en los líquidos.

10 Magnitudes físicas del sonido El sonido, al ser una onda sinusoidal, tiene las mismas características y magnitudes que cualquiera de las ondas de este tipo.

11 Magnitudes físicas del sonido Si el sonido es periódico, se representa a partir de función de onda de presión: P P max cos kx t con P vs max max y, de la función de onda de desplazamiento: S S max sen kx t

12 Q ml Longitud de onda Distancia que hay de un pulso a otro de la onda. v

13 Frecuencia Número de repeticiones por unidad de tiempo. T No de pulsos de onda tiempo 1 f

14 Periodo Tiempo transcurrido entre dos puntos equivalentes de la onda.

15 Amplitud Medida de variación máxima del desplazamiento de la onda.

16 Potencia acústica Índice de energía de una señal sonora. Potencia Energía tiempo

17 Fase Retardo de una posición de una onda con respecto a otra.

18 Espectro de frecuencia Permite conocer en qué frecuencia se transmite la mayor parte de la energía.

19 Velocidad del sonido A 0ºC de temperatura y 1 atmósfera de presión atmosférica, la velocidad del sonido es de m/s. Esta velocidad se calcula en relación a la temperatura, ya que en realidad depende muy poco de la presión del aire. m v 331 s 0,6T con T en 0 C Donde la velocidad inicial es de m/s, Alfa es una constante de valor y T es La temperatura en Celsius. NOTA: Cuando la temperatura sea de 15ºC, la velocidad del sonido será de 340 m/s. A esta cifra se le conoce como MACH.

20 El oído humano

21 El oído es el órgano especializado en detectar las ondas de sonido y controlar el equilibrio del cuerpo. Consta de tres partes: -Oído externo - Oído medio - Oído interno

22 El oído externo Es el responsable de la producción de cerumen, cuya función es proteger de agentes extraños y bacterianos externos al oído.

23 El oído medio En él se transforman las ondas sonoras que viajan por medio del aire a ondas sónicas que viajan por medio del líquido perlinfático del oído interno.

24 El oído interno Es el órgano propio del equilibrio y órgano de audición. En el oído interno se encuentra el órgano de Corti.

25 El órgano de Corti En él se produce la propiocepción del proceso auditivo en general. Está conformado por dos clases de células: - Células ciliadas cocleares: transforman señales acústicas físicas en señales acústicas cortilinfáticas, y de aquí a señales electromagnéticas dirigidas al área receptora auditiva de la corteza cerebral. - Células de sostén: células diferenciadas que descansan sobre una membrana basal y confeccionan la estructura del órgano de Corti.

26 REVERBERACIÓN Suma total de las reflexiones del sonido que llegan al lugar del oyente en diferentes momentos de tiempo.

27 Es una especie de prolongación que se añade al sonido original. Su duración depende de la distancia entre el oyente y el foco del sonido, y de la naturaleza de las superficies que reflejan el sonido. La reverberación es el conjunto de sonidos reflejados que percibimos después de haber rebotado en una superficie.

28 La trayectoria del sonido reflejado es más larga que la del directo. Por ello, el primero en percibirse es el original y después, poco a poco, pero de forma continua, nos van llegando los reflejados con cada vez menor intensidad, hasta que desaparecen. Siempre que lleguen con una distancia menor de 50 milisegundos, nuestro Cerebro lo tomará como un único sonido, no como varios.

29 Intensidad sonora Indica que tan potente es un sonido por unidad de área y tiempo I Potencia área P 4r 2 I 2 v s 2 2 max p 2 max 2v

30 NIVEL DE INTENSIDAD Es un nivel de referencia del umbral de audición en escala logarítmica, cuya unidad es el decibel. 10dBlog I I 0 donde I watt m 2

31 El fenómeno de Resonancia

32 RESONANCIA Fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica con igual frecuencia que la característica de dicho objeto. Así, una fuerza pequeña aplicada de forma repetida hace aumentar la amplitud del sistema oscilante.

33 El cuerpo vibrará aumentando de forma progresiva la amplitud del movimiento tras cada una de las actuaciones sucesivas de la frecuencia

POLUCIÓN SÓNICA Exceso de sonido que altera las condiciones ambientales normales en una determinada zona y degrada la calidad de vida de sus habitantes.

34 POLUCIÓN SÓNICA Exceso de sonido que altera las condiciones ambientales normales en una determinada zona y degrada la calidad de vida de sus habitantes. Hace referencia al ruido, entendido como sonido excesivo y molesto, provocado por la actividad humana, que produce efectos negativos sobre la salud física y mental de la persona.

35 El principal causante de la contaminación acústica es la actividad humana, como consecuencia de la Revolución Industrial del s.xviii-xix, y la aparición de nuevos medios de transporte y el crecimiento de las ciudades.

Doppler propuso este efecto en 1842 Es preciso ver que ocurre cuando la fuente emisora está en reposo y cuando se mueve

36 llamado así por Christian Doppler consiste en la variación aparente de la frecuencia de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un objeto en virtud al movimiento relativo entre fuente y observador. Doppler propuso este efecto en 1842 Es preciso ver que ocurre cuando la fuente emisora está en reposo y cuando se mueve cada vez más rápida. Conviene hacer varias simulaciones con distintas velocidades de la fuente sonora para apreciar que forma tiene los distintos frentes de onda.

37 Ecuación asociada al efecto Doppler en ondas sonoras Con la siguiente ecuación se puede determinar la frecuencia percibida por el observador. f 0 f v v v 0 v f Donde: f 0 es la frecuencia observada f frecuenciade laonda emitida por lafuente v v 0 v f velocidad de laonda sonora velocidad del observador velocidad de lafuente

38 Fuente y observador acercándose en sentido contrario Con la siguiente ecuación se puede determinar la frecuencia percibida por el observador. f 0 v v 0 f v v f

39 Fuente y observador alejándose en sentido contrario Con la siguiente ecuación se puede determinar la frecuencia percibida por el observador. f 0 v v 0 f v v f

40 observador detrás de la fuente Con la siguiente ecuación se puede determinar la frecuencia percibida por el observador. f 0 v v 0 f v v f

41 observador detrás de la fuente Con la siguiente ecuación se puede determinar la frecuencia percibida por el observador. f 0 v v 0 f v v f

42 es una onda de presión fuerte que a través de explosiones u otros fenómenos produce diferencias de presión extremas. La onda de presión se desplaza como onda de frente por el medio en forma cónica Ondas de choque progresivas Explosiones, como por ejemplo de bombas que con sus ondas pueden mover objetos y destruirlos. Para esas ondas de detonación existen modelos matemáticos empíricos y teoréticos exactos. Los aviones supersónicos provocan ondas de choque al volar por encima de régimen transónico (M > 0,8) pues aparecen zonas donde el aire supera la velocidad del sonido localmente, por ejemplo sobre el perfil del ala, aunque el propio avión no viaje a M > 1.

43 Meteoritos que entran en la atmósfera producen ondas de choque. El aumento de temperatura producido por la onda de choque es la responsable de que se vean los meteoros En los alrededores del canal del relámpago hay un aire muy caliente que, con ondas de choque, produce el trueno en tormentas. Es decir que es como una explosión a lo largo del canal del relámpago. Debido a las fluctuaciones irregulares que influyen el camino de las ondas, no solo se oye un golpe sino una serie de más o menos golpes fuertes en una distancia lejana. En el medio interestelar las ondas de choque pueden ser provocadas por Supernovas o por nubes de gas y de polvo al ser atravesadas por cuerpos en movimiento (Bow Shock, en inglés). Se pueden observar gracias a los Rayos X.

44 GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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