12/06/2011 ONDAS SONORAS DEFINICION DE SONIDO. Para que existan las ondas sonoras deben existir perturbaciones o vibraciones en algún medio.

Transcripción

1 ONDAS SONORAS DEFINICION DE SONIDO Para que existan las ondas sonoras deben existir perturbaciones o vibraciones en algún medio. 1

2 En los fluidos (líquidos y gases) las ondas generadas son longitudinales En sólidos pueden tener componentes transversales y longitudinales. Una manera de visualizar las características de las ondas sonoras es analizando lo que sucede cuando tenemos un diapasón y lo golpeamos. Vibra a su frecuencia fundamental y se oye un tono único. 2

3 Estas vibraciones perturban el aire produciendo regiones alternadas de alta presión llamadas condensaciones y regiones de baja presión llamadas rarificaciones. Estas perturbaciones se propagan y cuando llegan al oído a través del aire, el tímpano se pone en vibración por estas variaciones de presión. 3

4 Las características del oído limitan la percepción del sonido ya que solo las ondas de sonido con frecuencia entre 20 hz y 20 khz son las que inician impulsos nerviosos que son interpretados como sonido por el cerebro. Este intervalo es conocido como región audible del espectro de frecuencia del sonido. 4

5 Las frecuencias menores a 20 Hz están en la región infrasónica. Ejemplos: Las ondas longitudinales generadas por sismos que sirven para analizar el interior de la Tierra. Las generadas por el viento y patrones de comportamiento atmosferico. Algunos animales tienen respuesta auditiva en esta región. Las frecuencias mayores a 20 Khz están en la región ultrasónica. Ejemplos y aplicaciones: Como puede viajar en el agua se utiliza como sonar (mide distancias). Para limpiar dientes. Para examinar tejidos y órganos internos. Instrumento quirurgico. 5

6 Aplicaciones del ultrasonido de baja intensidad Transmitir la energía a través de un medio y con esto obtener informaciones del mismo: Ensayo no destructivo de materiales Medidas de propiedades elásticas de los materiales Diagnóstico médico Aplicaciones del ultrasonido de alta intensidad Producir alteración del medio a través del cual la onda se propaga: Terapia médica. Atomización de líquidos. Limpieza por cavitación. Ruptura de células biológicas, soldado y homogeneización de materiales. 6

7 Ultrasonido de baja intensidad en medicina para diagnóstico se basa en la Reflexión de las ondas Seguridad conveniencia por no ser invasivo y atraumático VELOCIDAD DEL SONIDO La rapidez con la cual una perturbación se mueve a través de un medio depende de la elasticidad del medio y de su densidad. 7

8 Por ejemplo, la rapidez de una onda en una cuerda estirada está dada por v = T µ Donde T es la tensión de la cuerda y µ es la densidad de masa lineal de la cuerda. De manera análoga expresiones similares describen la rapidez de las ondas en sólidos y líquidos, para los cuales la elasticidad se expresa en términos de módulos: v = Y δ Donde Y es el módulo de Young y δ es la densidad. 8

9 La rapidez del sonido depende de la temperatura del medio de una manera directa es decir si aumenta la temperaura aumenta la velocidad. Una buena aproximación para aire seco y para temperaturas normales es que la rapidez aumente 0,6 m/s por cada C: V = ( ,6 * T) m/s INTENSIDAD DEL SONIDO Y NIVEL DE INTENSIDAD DEL SONIDO El movimiento ondulatorio implica la propagación de energía. La razón de la transferencia de energía se expresa en términos de intensidad, que es la energía transportada por unidad de tiempo a través de un área unidad: E I = t = A P A Donde las unidades de la intensidad son w/m2. 9

10 Ejemplo: Si se tiene una fuente puntual que emite ondas esféricas de sonido, la intensidad del sonido a una distancia R de la fuente es: I = P A = P 4 πr 2 Donde P es la potencia de la fuente y 4 pi R2 es el área de una esfera de radio R, a través de la cual pasa la energía del sonido. Es decir que la intensidad de una fuente puntual de sonido es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde la fuente. Caracteristicas de las ondas sonoras Tono: frecuencia fundamental. Intensidad: amplitud. Timbre: frecuencia y armonicos 10