UNTREF-AcusticayPsicoacI-Capitulo_1
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15/03/2012
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1Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
CAPITULO 1:
La acústica en la vida diaria
2Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria1. La expresión de la acústica en los fenómenos naturales
1. La expresión de la acústica en los fenómenos
naturales:
� Dominios en la ciencia ?
� Dominios en la física ?
� Aplicaciones laborales ?
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3Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria1. La expresión de la acústica en los fenómenos naturales
CIENCIAS DE LA TIERRA Y DE LA ATMÓSFERA
CIENCIAS DE LA INGENIERIA
CIENCIAS HUMANAS Y SOCIALESCIENCIAS DE LA VIDA Y DE LA SALUD
ACUSTICAfundamental y
aplicada, mediciones,
señal, ...
Industria mecánica, de la construcción, transporte (aéreo, ferroviario,
carreteras),
telecomunicación
nuclear, ...Química, materiales, estructura
Electrónica
Construcción y arquitectura
Mecánica de los sólidos y fluidos
Física de la tierra y de la atmósfera
Oceanografía
Aéreo-acústica,
vibro-acústica
Espectáculos, comodidad
Control por ultra-
sonidos
Sonorización, electro-acústica
Edificios, recintos, auditorio
Acústica de los instrumentosCumuni-
cacionPsico-
acústica
Música
Habla
Ondas sísmicas, propagación en
la atmósfera
Acústica submarina,
sonar
Bio-acústica, imagineria
Audición
Medicina
fisiología
psicología
Arte, comodidad,arquitectura, cultura, medio
ambiental, telecomunicación, ...
Calidad de ruido, molestia, bio-médical,
urbanismo, perjuicio, sociedad, ...
Sísmico, geología, ruido aéreo, comunicación submarina,
batimétria, pesca, ...
4Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria1. La expresión de la acústica en los fenómenos naturales
Futuro de la acústica:
� Reproducción Virtual,
holofonía, design sonorohttp://www.deblogtoi.com/index.php?post/2008/01/05/Son-
holophonique
� Holografía acústica
� Termoacústica: Heladera
acústica
� Parlantes direccionales
(acústica No-Lineal)
� ...
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5Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria2. Generalidades sobre el sonido
2. Generalidades sobre el sonido:
� Sonido = vibración de un medio: cuerda, membrana, placa,
aire,...
� Fuente sonora
� Vibración fuente � vibración medio elástico cerca de la
fuente hasta receptor: oreja, micrófono, ...
FUENTE RECEPTOR
Medio de Propagación
6Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria3. Definiciones
3. Definiciones
Consideramos una onda sonora sinusoidal:
� Se define por T el periodo de una onda = diferencia
entre dos máximos de presión
� Se define por f la frecuencia de una onda tal que:
y ω la pulsación tal que:
t
Amplitud
Posición fijada
T
f=1
T
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7Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria3. Definiciones
� Se define por λ la longitud de onda tal que:
con c la velocidad del sonido en el medio.
λ corresponde a la distancia que va a recorrer una onda
en un ciclo de periodo T.
� Se define también por k el numero de onda:
Cantidad de λ en 2π unidad de longitud
(pulsación en el espacio)
x
Amplitud
λTiempo fijado
8Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria3. Definiciones
� T VS λ:
http://www.kettering.edu/~drussell/demos.html
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9Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria4. La acústica en los fluidos
4. La acústica en los fluidos
4.1 Propagación del sonido en el aire
� Se supone que el aire es un medio isotrópico:
� En todas las direcciones del espacio las propiedades físicas son
iguales
� Variaciones de presión
� Dominio de las frecuencias audibles:
20 Hz 20 kHzInfrasonidos UltrasonidosSonidosAudibles
10Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria4. La acústica en los fluidos
� Presión de referencia: 2.10-5 Pa (= 20µPa)
� Presión límite máximo de sensación: 200 Pa
� Presión atmosférica: 101 300 Pa
=> Variaciones de presiones acústicas: máximo de 0.2% de
la presión atmosférica.
Presión atmosférica 1 Pa Presiones acústicas
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11Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
100 000 Pascal
Atmospheric Pressure
Mexico City
New York
Pressure[Pa]
AcousticPressureVariations
Capitulo I: La acústica en la vida diaria4. La acústica en los fluidos
12Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria4. La acústica en los fluidos
� Escala entre mínimo y máximo de presión es muy grande: se usa una expresión logarítmica.
� Nivel de presión sonora (Sound Pressure Level, SPL): nivel
que determina la intensidad del sonido que genera una
presión sonora instantánea.
� Con pef la presión eficaz (o r.m.s root mean square) medida
y pref la presión de referencia
� El nivel de presión sonora se expresa en dB (decibel)
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13Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
4.2 que diferencia entre SPL, intensidad o potencia?
FUENTE RECEPTOR
Medio de Propagación
Se habla de la Potencia Wde una fuente. Cantidad
total de energía transmitida a un espacia
determinado
La Intensidad I corresponde al vector transporte de la
energía. El Nivel de Presión
Sonora SPLcorresponde a la
energía recibida en un punto particular
Capitulo I: La acústica en la vida diaria4. La acústica en los fluidos
14Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria4. La acústica en los fluidos
http://portales.educared.net/wikiEducared/
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15Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria4. La acústica en los fluidos
16Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria5. Composición espectral de un sonido
5. Composición espectral de un sonido
� Onda sinusoidal caso “de escuela”.
� Tipo de ondas que se encuentran:
� Periódicas (con muchas frecuencias)
� Aleatorias (ruidos tipo ruido blanco o ruido rosa)
� Transitorias (impactos)
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17Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria5. Composición espectral de un sonido
� Visualización en tiempo o en frecuencias:
Periódicos
Aleatorios
Impulsivos
18Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria5. Composición espectral de un sonido
� Aplicación: el tubo de Rubens
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19Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diariaAplicación: El efecto doppler
� Aplicación: el efecto doppler
� Traduce el cambio de frecuencia de una onda cuando
ella es recibida por un receptor en movimiento o
emitida por una fuente móvil.
http://www.bramboroson.com/astro/images/doppler_overview.jpg
20Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
� Caso de una fuente móvil y de un receptor fijo:
Se supone que la fuente se esta moviendo hacia el receptor a una
velocidad vf.
Se supone que el sonido emitido por la fuente tiene una
frecuencia fundamental f = 1/T.
Elegimos dos posiciones para la fuente, F1 y F2, tal que la
diferencia entre los momentos asociados t1 y t2 sea igual a T.
Capitulo I: La acústica en la vida diariaAplicación: El efecto doppler
F1 RF2
vf
dF1F2 dF2R
f
FF
v
dTtt
21
12==−
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21Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diariaAplicación: El efecto doppler
Tomamos t'1 el momento cuando la onda emitida en t1 llega a R
y t'2 el momento cuando la onda emitida en t2 llega a R
Tenemos T = t2 – t1 el periodo del sonido emitido por la fuente
y T' = t'2 – t'1 el periodo del sonido que escucha Bart
Podemos calcular:
Entonces,
c
dtt
RF1
11́=−
c
dtt
RF2
22´ =−
c
dT
c
ddttttT
FFRFRF2112
1212´´´ −=
−+−=−=
−=c
vTT
f1
'
22Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diariaAplicación: El efecto doppler
Sabiendo que f' = 1/T' Bart escucha el sonido a la frecuencia
El sonido se escucha mas agudo!
Comentario: en el caso que la fuente se este alejando, se cambia el
signo de la velocidad en las ecuaciones establecidas:
El sonido se escucha mas grave!
f
c
v
ff
f
>
−
=1
´
f
c
v
ff
f
<
+
=1
´
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23Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diariaAplicación: El efecto doppler
� Caso de una fuente fija y de un receptor móvil:
Tomamos t1 el momento cuando la fuente emitió el sonido percibido
en R1 a t'1
Y t2 el momento cuando la fuente emitió el sonido percibido
en R2 a t'2
Tenemos T = t2 – t1 el periodo del sonido emitido por la fuente
y T' = t'2 – t'1 el periodo del sonido que escucha Bart
R1 FR2vR
dR1R2 dR2F
f
RR
v
dTtt
21
´´´12
==−
24Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diariaAplicación: El efecto doppler
Podemos calcular: y
Entonces,
o sea, Se escucha mas agudo!
Comentario: en el caso que la fuente se esté alejando se cambia el
signo de la velocidad en las ecuaciones establecidas:
o sea, Se escucha mas grave!
c
dtt
FR1
11́=−
c
dtt
FR2
22´ =−
c
TvT
c
dTttT RRR ´
´´´21
12−=−=−=
+=
c
v
TT
R1
´ fc
vff R >
+= 1´
−=
c
v
TT
R1
´ fc
vff R <
−= 1´
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25Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria
� Y cuando la fuente va mas rápido que la velocidad del sonido, que pasa ?
26Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I
Capitulo I: La acústica en la vida diaria
� Aplicación: la barrera del sonido (“Sonic
Bang”)