Contenido de la clase

La naturaleza y el sonidoAsignatura: FSICAUnidad: MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES: EL SONIDOCurso: 1 MedioClase 2Mara Eugenia Villaseca R.

Objetivo de la clase:

Describir el origen, formacin y transmisin de una ondahttp://www.youtube.com/watch?v=jzQSJsjtrAk http://www.youtube.com/watch?v=LNI3hv1vX3I

El movimiento ondulatorioEl movimiento ondulatorio es el proceso por el que se propaga energa de un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas.

Clases de ondasMecnicas: Necesitan un medio material para su propagacin.

Electromagnticas: no necesitan un medio natural (pueden propagarse en el vaco). Clases de ondasLongitudinales: El medio se desplaza en la direccin de la propagacin. El aire se comprime y expande en la misma direccin en que avanza el sonido.

Clases de ondasTransversales: El medio se desplaza en ngulo recto a la direccin de la propagacin.

Las ondas en un estanque avanzan horizontalmente pero el agua se desplaza verticalmenteLas ondas longitudinales siempre son mecnicas. Las ondas sonoras son un ejemplo tpico de esta forma de movimiento ondulatorio.Las ondas transversales pueden ser mecnicas ( ondas que se propagan a lo largo de una cuerda tensa) o electromagnticas (la luz o las ondas de radio). Algunos movimientos ondulatorios mecnicos, como los terremotos, son combinaciones de movimientos longitudinales y transversales, con lo que se mueven de forma circular.

Elementos de una onda transversal

Longitud de ondaAmplitudCrestaValleElementos de una onda transversal

Valle: punto ms bajo de la onda Cresta: punto ms alto de la ondaLongitud de onda: distancia entre dos crestas o valles sucesivos.Amplitud: altura de la cresta o del valle.Elementos del movimiento ondulatorioFrecuencia ( f ): Nmero de oscilaciones por segundo.Se mide en hertzios (Hz)1 Hz = una oscilacin en un segundoPerodo ( T ): tiempo que tarda en tener lugar una vibracin completa.Por la propia definicin, el perodo es el inverso de la frecuencia (T = 1/f )Ejemplo: Si un movimiento ondulatorio tiene una frecuencia de 4 Hz, cada vibracin tardar en producirse 0,25 s. (1/4 s.)La frecuencia y el sonidoEl tono del sonido depende de la frecuencia.A frecuencias bajas corresponden sonidos graves.A frecuencias altas corresponden sonidos agudos.27 Hz100 Hz200 Hz440 Hz1000 Hz3000 Hz

Elementos del movimiento ondulatorioLongitud de onda ( ): Espacio que recorre una onda desde el inicio hasta el final de una oscilacin. Se mide en metrosVelocidad de transmisin ( v ): velocidad a la que se propaga.Recordamos que velocidad = espacio/tiempo, por lo que espacio = velocidad x tiempo, de donde podemos deducir que longitud de onda = velocidad x perodo.Si tenemos en cuenta que perodo = 1/ frecuencia, podremos decir que longitud de onda = velocidad / frecuencia, o lo que es lo mismo, velocidad = longitud de onda x frecuencia. = v . T = v / fv = . fEl SonidoEl Sonido se propaga mediante ondas longitudinales

En general, la velocidad del sonido es mayor en los slidos que en los lquidos y en los lquidos mayor que en los gases.La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20C) es de 340m/sEn el aire, a 0 C, el sonido viaja a una velocidad de 331 m/s En el agua es de 1.600m/s En la madera es de 3.900m/s En el acero es de 5.100m/sLa naturaleza y el sonidoAsignatura: FSICAUnidad: MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES: EL SONIDOCurso: 1 MedioClase 7

Objetivo de la clase:

Describen e identifican interacciones de las ondas sonoras con la materiahttp://www.youtube.com/watch?v=wFyDpSnRXpYhttp://www.youtube.com/watch?v=ORgFE-QQM2whttp://www.youtube.com/watch?v=YdOmgeZaiuURESONANCIA: Situacin en la que un sistema mecnico, estructural o acstico vibra en respuesta a una fuerza aplicada con la frecuencia natural del sistema o con una frecuencia prxima. La frecuencia natural es aquella a la que el sistema vibrara si lo desviramos de su posicin de equilibrio y lo dejramos moverse libremente. Si se excita un sistema mediante la aplicacin continuada de fuerzas externas con esa frecuencia, la amplitud de la oscilacin va creciendo y puede llevar a la destruccin del sistema. El hundimiento del puente colgante de Tacoma Narrows en Puget Sound, Washington (EEUU), en 1940, causado por vibraciones con la frecuencia natural de la estructura producidas por el viento.

REFLEXIN: Se da cuando una onda retorna al propio medio de propagacin tras incidir sobre una superficie. Cuando una forma de energa, como la luz o el sonido, se transmite por un medio y llega a un medio diferente, lo normal es que parte de la energa penetre en el segundo medio y parte sea reflejada. Las superficies rugosas reflejan en muchas direcciones, y en este caso se habla de reflexin difusa. Para reflejar un tren de ondas, la superficie reflectante debe ser ms ancha que media longitud de onda de las ondas incidentes.La reflexin regular se da cuando la direccin de la onda reflejada est claramente determinada y cumple dos condiciones:El rayo incidente y el rayo reflejado forman el mismo ngulo con la normal, esto es una lnea perpendicular a la superficie reflectante en el punto de incidencia.El rayo reflejado est en el mismo plano que el rayo incidente y la normal. Los ngulos que forman los rayos incidente y reflejado con la normal se denominan respectivamente ngulo de incidencia y ngulo de reflexin.

En la imagen de la izquierda se muestra la reflexin de una onda de un medio de alta densidad a otro de baja densidad. En la imagen de la derecha se indica el proceso contrario.

ECO: Repeticin del sonido, producido por la reflexin del sonido en un objetoEs una onda sonora reflejada.El intervalo de tiempo entre la emisin y la repeticin del sonido corresponde al tiempo que tardan las ondas en llegar al obstculo y volver. Generalmente el eco es de representacin dbil porque no todas las ondas del sonido original se reflejan.Los ecos escuchados en las montaas se producen cuando las ondas sonoras rebotan en grandes superficies alejadas ms de 30 m de la fuente.

El Sonido

El efecto Doppler El tono de un sonido emitido por una fuente que se aproxima al observador es ms agudo que si la fuente se aleja. Esto ocurre cuando un mvil que produce un sonido va en el sentido de las ondas sonoras, comprimindolas. Al ser menor la longitud de onda, el sonido es ms agudo. Por la parte posterior quedan ms separadas, longitud de onda ms grande igual a sonido ms grave.

Efecto DopplerOndas con fuente de sonido en reposo

Efecto DopplerOndas con fuente de sonido en movimiento

Efecto DopplerOndas con fuente de sonido igualando a la velocidad del sonido

El mvil que supera la velocidad del sonido es un supersnico. En ese momento se produce un estampido debido a la compresin a que est sometido el aire

Otros ejemplos de superacin de la barrera del sonido

Auto a 1,4 MachTransbordador espacial superando la barrera del sonidoLa naturaleza y el sonidoAsignatura: FSICAUnidad: MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES: EL SONIDOCurso: 2 MedioClase 8

Objetivo de la clase:

Describen e identifican interacciones de las ondas sonoras con la materiahttp://www.youtube.com/watch?v=3MNWPSdVuxI http://www.youtube.com/watch?v=Ql_B4z3_M10 http://www.youtube.com/watch?v=A-agV-vsetIhttp://www.youtube.com/watch?v=SDo-1e12zns

REVERBERACION: Persistencia del sonido tras la extincin de la fuente sonora debido a las mltiples ondas reflejadas que continan llegando al odo. Es la continua vuelta del sonido causada por efectos de acstica ambiental.El sonido producido en una habitacin normal se ve algo modificado por las reverberaciones debidas a las paredes y los muebles; por esta razn, un estudio de radio o televisin debe tener un grado de reverberacin moderado para conseguir una reproduccin natural del sonido. Para lograr las mejores cualidades acsticas, las salas deben disearse de forma que reflejen el sonido lo suficiente para proporcionar una calidad natural, sin que introduzcan una reverberacin excesiva en ninguna frecuencia, sin que provoquen ecos no naturales en determinadas frecuencias y sin que produzcan interferencias o distorsiones no deseables.

REVERBERACION:

El tiempo que necesita un sonido para disminuir su intensidad original un milln de veces se denomina tiempo de reverberacin.El tiempo de reverberacin de un ambiente depende de la absorcin de sus elementos: a) cuando son muy absorbentes, el tiempo es pequeo y se dice que la sala es sorda. b) Si los elementos son reflectores, el tiempo es muy grande y los sonidos se percibirn entremezclados y confusos; entonces de dice que la sala es resonante. La reverberacin determina la buena acstica de un ambiente. Su eliminacin se logra recubriendo las paredes de materiales, como corcho, que absorben las ondas sonoras e impiden la reflexin.

REVERBERACION: En su aplicacin de las ecografas se producen cuando el haz de ultrasonido incide sobre una interfase que separa dos medios de muy diferente impedancia acstica, como por ejemplo entre un slido ecognico y gas en el tubo digestivo o entre slido y hueso.Cola de cometa: Ocurre cuando el haz de ultrasonido choca contra una interfase estrecha y muy ecognica apareciendo detrs de esta interfase una serie de ecos lineales. Es muy caracterstico de los adenomiomas de la pared de la vescula biliar, cuerpos extraos muy ecognicos y tambin pequeas burbujas de aire en el seno de un medio slido.

La impedancia acstica est relacionada a la propagacin de ondas sonoras en un medio acsticoImpedanciaResistencia que opone un medio a las ondas que se propagan sobre esteEsta relacionada a la propagacin de ondas sonoras en un medio acsticoJuega un rol muy importante en cuestiones de reflexin y transmisin de sonidos entre dos mediosPara que haya una buena transmisin es necesario que la impedancia de los medios contiguos sean casi iguales, si son muy diferentes la mayor parte de la energa es devuelta por reflexin

INTERFERENCIA:

Puede existir ms de una vibracin u onda en el mismo espacio al mismo tiempo. Si se arrojan dos piedras al agua, las ondas que produce cada una pueden superponerse y formar un patrn de interferencia. En este patrn los efectos de las ondas se pueden incrementar, reducir o neutralizar.Cuando la cresta de una onda se superpone a la cresta de otra, los efectos individuales se suman. El resultado es una onda de mayor amplitud. A este fenmeno se le llama interferencia constructiva, en donde las ondas estn en fase. Cuando la cresta de una onda se superpone al valle de otra, los efectos individuales se reducen. La parte alta de una onda llena simplemente la parte baja de la otra. A esto se le llama interferencia destructiva, donde las ondas estn fuera de fase.La interferencia es un fenmeno caracterstico de todo movimiento ondulatorio, trtese de ondas en el agua, ondas sonoras u ondas de luz.

Dos ondas se propagan en la misma direccin, con igual frecuencia, amplitud y longitud de onda. La diferencia de fase entre ambas vara con el tiempo, por lo que se pueden apreciar tanto la interferencia constructiva como la destructiva. Cuando las dos ondas grises estn en fase el resultado es una amplitud mayor; cuando estn fuera de fase se neutralizan y la amplitud es cero.INTERFERENCIA:

La interferencia de ondas de luz causa, por ejemplo, las irisaciones (brillo como los colores del arco iris) que se ven a veces en las burbujas de jabn. La luz blanca est compuesta por ondas de luz de distintas longitudes de onda. Las ondas de luz reflejadas en la superficie interior de la burbuja interfieren con las ondas de esa misma longitud reflejadas en la superficie exterior. En algunas de las longitudes de onda, la interferencia es constructiva, y en otras destructiva. Como las distintas longitudes de onda de la luz corresponden a diferentes colores, la luz reflejada por la burbuja de jabn aparece coloreada.

Es el mismo caso que el anterior, pero ahora las ondas viajan en sentidos contrarios, formando una onda estacionaria que alterna su amplitud entre cero y el valor mximo.Las ondas de radio interfieren entre s cuando rebotan en los edificios de las ciudades, con lo que la seal se distorsiona. Cuando se construye una sala de conciertos hay que tener en cuenta la interferencia entre ondas de sonido, para que una interferencia destructiva no haga que en algunas zonas de la sala no puedan orse los sonidos emitidos desde el escenario. Arrojando objetos al agua estancada se puede observar la interferencia de ondas de agua, que es constructiva en algunos puntos y destructiva en otros.