FENÓMENOS ACÚSTICOS

Frente de onda

• Conjunto de puntos del medio alcanzados por el movimiento oscilatorio en el mismo instante

• Depende de las características de emisión de la fuente y del medio de transmisión

Frente de Onda

• Fuente puntual: Frente de onda esférico

• Fuente lineal: Frente de onda cilíndrico

• Fuente de onda plana o a grandes distancias: Frente de onda plana.

• La mayoría de los conceptos acústicos se cumplen para el supuesto de frentes de onda plana

Según el Patrón de Emisión

• Omnidireccionales

• Direccionales

Rayo sonoro

• Líneas perpendiculares al frente de onda.

• Indican una dirección particular de propagación, que resulta de interés para el estudio del comportamiento acústico.

• El tiempo requerido para que la onda avance entre dos frentes consecutivos es el mismo

Principio de Huygens

• Todo punto del espacio alcanzado por una onda se convierte en fuente de ondas secundarias que interfieren entre sí.

• http://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27/huygens/huygens.html

Frente de ondas y obstáculos• En el campo libre, la onda sonora se propaga en todas las

direcciones y se atenúa acorde al frente de onda emitido por la fuente.

Cuando la onda cambia de medio de transmisión distinto o alcanza un obstáculo:

• Cambia la velocidad de propagación

• Se producirán diferentes fenómenos según sea la relación entre las propiedades físicas de los mismos (tamaño, densidad).

Reflexión• Parte de la energía sonora incidente será devuelta al

medio en que se propagaba.

Reflexión especular

Condiciones

• La superficie de separación de ambos medios debe mucho mayor que la longitud de onda incidente

• El sonido no puede rodear al obstáculo

• Sus irregularidades no son comparables con la longitud de onda incidente.

Reflexión especular

• El ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia respecto a la normal a la superficie

α r =α i

Reflexión en superficies curvasSi la superficie no es plana, la ley de la Reflexión especular se cumple respecto a la normal a la tangente en el punto de incidencia.

Superficies cóncavas y convexasLas superficies cóncavas tienden a concentrar los rayos sonoros reflejados generando FOCALIZACION sonora

Las superficies convexas tiendes a dispersar los rayos sonoros generando DIFUSION sonora

Superficies elípticasSi un sonido es emitido en un FOCO de una elipse y un oyente se ubica en el otro FOCO, este recibirá todas las reflexiones al mismo tiempo (en fase) reforzándose la energía sonora en ese punto del espacio

Superficies parabólicasSi se emite sonido en el FOCO, el sonido se reflejará de forma tal que los rayos sonoros resultan paralelos al eje de la superficie.

Y viceversa, los rayos incidentes paralelos al eje de la parábola se reflejarán en la superficie hacia el FOCO de la misma

Eco simpleSe produce cuando el sonido incide sobre una (o varias) superficie reflectora y llega al oyente con un retardo mayor a 100 ms respecto al sonido directo.

Δx = 2r − dΔx = Δt ⋅cSi Δt ≥100ms⇔Δx ≥100ms i c ≥ 0,1seg i 344m / sΔx ≥ 34,4m

Δx = 2dΔx = Δt ⋅c = 2dΔx ≥ 34,4md ≥17,2m

Relación entre niveles de sonido directo y sonido reflejado

ZA Retardo<50 ms No se perciben Ecos.

ZB Retardo<50 ms pero con nivel elevado => corrimiento de la localización.

ZC Retardo>50 ms pero con nivel bajo.

ZD Reflexión percibida como ECO.

La percepción de un eco depende además de la relación de niveles sonoros entre el sonido directo y el reflejado

Paredes paralelas

Ecos repetitivos

Ecograma

Ecos repetitivos

• Aún cuando los retardos son inferiores a 100 ms

• Si el estímulo es lo suficientemente breve y la absorción es mínima, se percibirán una serie de ecos repetitivos o pulsatorios (flutter echo)

• Si los retardos son menores, el sonido directo se coloreará o incluso puede percibirse una sensación de altura

• El sonido directo se reforzará aumentando el nivel de presión sonora

Reflexión difusaCuando una onda sonora incide sobre una superficie que presenta irregularidades cuyas dimensiones son significativas respecto a la longitud de onda incidente, la energía se reflejará en múltiples direcciones.

AbsorciónCuando una sonora alcanza un obstáculo

• Parte de la energía sonora incidente se refleja

• Parte de transmite al nuevo medio

• Parte se disipa

α = Ea

Ei

Coeficiente de absorción

DifracciónSe produce cuando las dimensiones del obstáculo son menores a la longitud de onda del sonido incidente.

Conclusión

• Si el objeto presenta dimensiones mayores a la longitud de onda del sonido incidente, este no se difractará => SOMBRA ACUSTICA

• Si las dimensiones del objeto o la rendija es menor que la longitud de onda, el sonido lo rodeará o se transmitirá al otro espacio.

RefracciónCambio en la dirección de propagación del sonido cuando este cambia de medio (p.ej. diferente densidad) o cuando un mismo medio no presenta propiedades homogéneas (p. ej. diferente temperatura)

En ambos casos cambia la velocidad de propagación

Recordar

• Todos los fenómenos acústicos expuestos dependen de la relación entre la longitud de onda del sonido y de las dimensiones y propiedades del obstáculo

• Dependen de la frecuencia