Ecolocalización Varios animales utilizan para navegar y cazar la ecolocalización, o sea para sobrevivir utilizan las propiedades del sonido, y lo hacen desde millones de años. Por ejemplo, el murciélago utiliza una gama de frecuencias comprendida entre 14.000 y 100.000 Hz, en su mayoría por encima delacapacidadauditivadeloídohumano(20hza20.000hz). Fuente: heroesdelaciencia.blogia.com Fuente: femm.org
El sonido El sonido se produce por la vibración de un medio elástico, que puede ser gaseoso, líquido o sólido. Fuente: biensimple.com Fuente: orbitingfrog.com Fuente: sigur-ros.co.uk
Tipos de sonido Los sonidos audibles para el ser humano son aquellos cuya frecuencia se encuentra aproximadamente entre 20 [Hz] y 20[kHz]. 20 [khz] es equivalente a 20.000[Hz], esto quiere decir, 20.000 ciclos u oscilaciones por segundo.
Característica del sonido Cualquiera sea la frecuencia que tenga un sonido, se caracteriza por ser una onda de tipo mecánica y longitudinal, donde el medio que vibra lo hace por variaciones de presión. Similar a lo que ocurre con el efecto dominó. Fuente: anagloria.blogia.com Fuente: uam.es Fuente: coltecnica.com
Intensidad (volumen) La intensidad de la onda sonora es una cantidad física que se define como la energía sonora que transporta una onda por unidad de tiempo a través de una unidad de área. La intensidad es directamente proporcional a la amplitud de la onda e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entreelemisoryelreceptor. Fuente: farm4.static.flickr.com Fuente: alipso.com
Tono (altura) Es una característica del sonido que está relacionado con la frecuencia. Las frecuencias más bajas (vibraciones lentas) producen sonidos graves y las frecuencias más altas (vibraciones rápidas) producen sonidos agudos. DO SI Fuente: eluniversal.com.mx/enrique_iglesias
Ejercicio Indique la alternativa falsa a) un sonido nos parece más agudo, cuanto mayor sea su frecuencia. b) cuando un receptor está en reposo, la frecuencia de la bocina de un automóvil que pasa cerca aumenta cuando éste se aproxima. c) cuando un receptor está en reposo, la frecuencia de la bocina de un automóvil que pasa cerca disminuye cuando éste se aleja. d) el sonido sólo se propaga en medios materiales. e) la frecuencia del sonido aumenta al pasar del aire al agua.
Con qué característica de una onda sonora está relacionada la Intensidad de los sonidos que escuchamos? A) Frecuencia. B) Amplitud. C) Velocidad. D) Forma. E) Longitud de onda.
Mediosde Propagación La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajan las ondas sonoras. La velocidad del sonido varía ante los cambios de temperatura del medio.
Velocidad de propagación del sonido en distintos medios Medio Velocidad (m/s) Caucho 60 Aire (14 º C) 340 Vapor de agua 500 Agua de mar 1.450 Cemento 4.000 Cobre 5.000 Vidrio 5.700 Acero 6.000
Aumenta cuando aumenta la densidad del medio Sólidos > líquidos > gases
Velocidad del sonido respecto a la temperatura Sustancia Velocidad del sonido (m/s) Aire (0 ºC) 331,6 Aire (20 ºC) 344 Agua (0 ºC) 1.390 Agua (20 ºC) 1.484
VELOCIDAD DEL SONIDO Velocidad del sonido en el aire en funcion de la temperatura 360 355 v (m/s) 350 345 340 335 330 0 5 10 15 20 25 30 35 40 T (C)
Ejercicios 1) Un foco sonoro colocado bajo el agua tiene una frecuencia de 750 Hz Cuál es la longitud de la onda sonora? 2) Un foco sonoro colocado bajo el agua a tiene una longitud de onda de 5 metros Cuál es la frecuencia de la onda sonora?
Timbre Es una característica del sonido que permite diferenciar entre dos sonidos de igual tono e intensidad, emitidos por dos fuentes sonoras diferentes. Por ejemplo, un violín y una guitarra, emitiendo la misma nota musical y con igual volumen. Fuente: didactika.com
Intensidad sonora (sonoridad) La intensidad sonora es la potencia transferida por una onda sonora por unidad de área normal a la dirección de propagación de la onda. I = P A Unidades: W/m 2
Rango de intensidades El umbral auditivo es el mínimo estándar de intensidad para sonido audible. Su valor I 0 es: Umbral auditivo: I 0 = 1 x 10-12 W/m 2 El umbral de dolor es la intensidad máxima I p que el oído promedio puede registrar sin sentir dolor. Umbral de dolor: I p = 1 W/m 2
Niveles de intensidad de sonidos comunes 20 db Hojas o 65 db murmullo Conversación normal Subterráneo 100 db 140-160 db Motores jet Umbral de audición: 0 db Umbral de dolor: 120 db
Descripción Nivel (db) Intensidad Umbral de audición 0 1 Estudio de grabación 20 10 2 Iglesia vacía 30 10 3 Casa en la ciudad 40 10 4 Restaurante concurrido 50 10 5 Conversación normal 60 10 6 Tráfico de vehículos 70 10 7 Martillazos sobre metal 110 10 11 Concierto heavy metal 120 10 12 Umbral del dolor 130 10 13
Fenómenos ondulatorios del Sonido
Reflexión del sonido Es una propiedad característica del sonido, que algunas veces llamamos eco. Éste se produce cuando un sonido se refleja en un medio más denso y llega al oído de una persona con una diferencia de tiempo igual o superior a 0,1 segundos, respecto del sonido que recibe directamente de la fuente sonora. Para que se produzca el eco el obstáculo debe estar situado, como mínimo,a17mdelfocoemisor. Fuente: kalipedia.com Fuente: kalipedia.com La reverberación es un fenómeno derivado de la reflexión del sonido consistente en una ligera prolongación del sonido una vez que se ha extinguido el original, debido a las ondas reflejadas.
Refracción del sonido Cuandounsonidopasadeunmedioaotro,seproducerefracción. La desviación de la onda se relaciona con la rapidez de propagación en el medio. Por ejemplo: En un día caluroso, las capas de aire próximas al piso, están más calientes que las capas más altas. como el sonido se propaga con mayorvelocidadenelairemáscaliente,unaondasonoraemitidaporuna persona, tiende a refractarse hacia arriba. Mientras que en un día frío el fenómeno es a la inversa, el sonido tiende a refractarse hacia abajo.
Absorción del sonido La capacidad de absorción del sonido de un material es la relación entre la energía absorbida por el material y la energía reflejada por el mismo. Es un valor que varía entre 0 (todalaenergíaserefleja)y1(todalaenergíaesabsorbida). Fuente: todoconstruccion.com
Difracción del sonido Si el sonido encuentra un obstáculo en su dirección de propagación, es capaz de rodearlo y seguir propagándose. Fuente: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
Interferencia del sonido En la figura, F 1 y F 2 son dos altoparlantes que emiten ondas sonoras de la misma amplitud en fase, las cuales, al propagarse, generan interferencias destructivas e interferencias constructivas. Fuente: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu Si una persona caminara a través de esta zona de interferencia sonora, no percibiría sonido al cruzar las regiones nodales C, B, A, A, etc.yescucharíaunsonidoqueesmásfuerteenlospuntosmedios.
Resonancia Es un refuerzo de la amplitud de vibración por el acoplamiento de otra vibración de frecuencia muy similar a su frecuencia natural. Los cuerpos poseen una frecuencia natural de vibración. El acoplamiento puede llegar a romper la estructura del cuerpo. Fuente: i192.photobucket.com Fuente: wisphysics.es
El efecto Doppler El efecto Doppler se refiere al aparente cambio en frecuencia de un sonido cuando hay movimiento relativo de la fuente y el escucha. v λ La persona f = izquierda escucha menor f debido a más larga λ. Observador estacionario Fuente sonora se mueve con v s Observador estacionario La persona derecha escucha mayor f debido a más corta λ El movimiento afecta la f 0 aparente.
Efecto Doppler Cambio de frecuencia a nivel de la percepción que se manifiesta al existir movimiento relativo entre la fuente emisora y el receptor. Tono normal Tono normal Si la fuente se acerca al receptor, la frecuencia observada por éste será mayor que la frecuencia emitida. Si la fuente se aleja del receptor, la frecuencia observada por éste será menor que la frecuencia emitida. λmás larga Tono más bajo λmás corta Tono más alto
Fórmula general para efecto Doppler f V + v 0 0 = fs V vs Las rapideces se calculan como positivas para acercamiento y negativas para alejamiento Definición de términos: f 0 = frecuencia observada f s = frecuencia de fuente V = velocidad del sonido v 0 = velocidad del observador v s = velocidad de la fuente
Ejemplo: Un niño en bicicleta se mueve al norte a 10 m/s. Tras el niño hay un camión que viaja al norte a 30 m/s. El claxon del camión pita a una frecuencia de 500 Hz. Cuál es la frecuencia aparente que escucha el niño? Suponga que el sonido viaja a 340 m/s. f s = 500 Hz 30 m/s 10 m/s V = 340 m/s El camión se aproxima; el niño escapa. Por tanto: v s = +30 m/s v 0 = -10 m/s
Ejemplo: Aplique ecuación Doppler. v s = 30 m/s f s = 500 Hz V = 340 m/s v 0 = -10 m/s f 0 V + v 340 m/s + ( 10 m/s) 500 Hz 340 m/s - (30 m/s) 0 = fs = V vs f 0 330 m/s = 500 Hz 310 m/s) f 0 = 532 Hz
Transmisión del sonido en una cuerda vibrante La velocidad del sonido en una cuerda vibrante depende de la tensión de la cuerda (T) y de la masa (m) por unidad de longitud (L). v = T L m Unidades para velocidad S.I.: (m/s) C.G.S.:(cm/s) Para una cuerda fija en los extremos, el numero de nodos es: n = 2L λ
Recepción del sonido Fuente: lpi.tel.uva.es/~nacho/
Comparación de efectos sensoriales con mediciones físicas Efectos sensoriales Propiedad física Sonoridad Tono Calidad Intensidad Frecuencia Forma de onda