Clase 11 - Sonido

8/15/2019 Clase 11 - Sonido

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ONDAS MECANICASONDAS MECANICAS



ver

IntroducciónIntroducción

Ejemplos de ondas: Olas del mar

Ondas sonoras Ondas generadas por

terremotos

Una onda resulta de la

perturbación de un medioy se propaga de unaregión a otra,transportando energía y

cantidad de movimiento.Sin transporte demateria.



IntroducciónIntroducción

Ondas mecánicas: necesitan un medio donde propagarse.

La oscilación de cada partícula afecta a susvecinas.La energía suministrada se propaga a las

partículas del medio.



La vibración de la onda es paralela a ladirección de propagación de la propia onda.Estas ondas se deben a las sucesivascompresiones y enrarecimientos del medio.De este tipo son las ondas sonoras.

Ondas longitudinalesOndas longitudinales



La vibración de la es perpendicular a ladirección de propagación.

Ondas transversalesOndas transversales



Eemplo!

"#u$ sucede si nos paramos en un puntoalcan%ado por una onda transversal&

Ver animación

http://flash/OndasViajeras.htm

http://flash/OndasViajeras.htm



S o n i d

o

D i f r

a c t a d

o

Emisor Receptor

S o n i d o

R e f l e j a d o

Sonido Transmitido

Propiedades de las Ondas

Superposición e interferencia

ReflexiónRefracciónDifracción



SuperposiciónSuperposiciónCuando dos o mas ondas se encuentran en una

misma región se atraviesan mutuamente'inter(ieren entre s)* y luego siguen propag+ndosecomo lo ,ac)an inicialmente.



DOS ONDAS QE EST!N EN "ASE PROD#EN NA $NTER"EREN#$A #ONSTR#T$%A

ESTAR EN "ASE TEN&AN N DES"ASE ENTRE E''AS ()'T$P'O DE *π ⇒

Inter(erencia constructivaInter(erencia constructiva



-1

-0,5

0

0,5

1

DOS ONDAS QE EST!N EN OPOS$#$+N PROD#EN NA $NTER"EREN#$A DESTR#T$%A

ESTAR EN OPOS$#$+N TEN&AN N DES"ASE ENTRE E''AS ()'T$P'O $(PAR DE π ⇒

Inter(erencia destructivaInter(erencia destructiva



-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

Inter(erencia con un de(asae deInter(erencia con un de(asae deπ

--



Ondas estacionariasOndas estacionarias

La cuerda eerce una(uer%a sobre la pared.

Aparece una reacción dela pared sobre la cuerdagenerando la re(le/ión.

Cuando una onda viaa por una

cuerda con un e/tremo (io.

Cuando el e/tremo de la cuerda est+ (io la pulsaciónre(leada se invierte.



Cuando el e/tremo de la cuerda est+ libre lapulsación re(leada no se invierte.




ONDA ESTA#$ONAR$A

ES NA $NTER"EREN#$A DE DOS ONDAS

DE $&A' A(P'$TD , "RE#EN#$A- QE

SE PROPA&AN POR E' ($S(O (ED$O

"$N$TO #ON SENT$DOS OPESTOSVer

, /01/

* *A sen2*π 3 4 λ cos2*π t 4 T5


http://flash/OndasEstacionarias.htm

http://flash/OndasEstacionarias.htm



EL SONIDOEL SONIDOPara que existan las ondas sonoras deben existir

perturbaciones o vibraciones en algún medio.

http://flash/ondasonoras.htm

http://flash/ondasonoras.htm



El sonido es una ondaEl sonido es una onda

SONIDO COMO ONDA LONGITUDIN

AL

El sonido es una onda longitudinal ya que elaire se comprime y se expande en la mismadirección que avanza el sonido.

http://flash/long_wave.swf






El sonido necesita un medio de propagaciónEl sonido necesita un medio de propagación

Propagación en el aire:◦ uando un cuerpo vi!ra "una regla# por e$emplo%# ensu oscilación &acia la derec&a empu$a las mol'culas de

aire y las comprime. En esa zona aumenta la presióndel aire y se produce una compresión.

◦ uando la regla oscila &acia la izquierda empu$a lasmol'culas &acia el otro lado pero# detr(s de ella# a su

derec&a# se crea una zona de !a$a presión "e)pansión orarefacción%.

◦ Este *enómeno se produce repetidas veces# con lo quelos alti!a$os de presión se transmiten a distancias cadavez m(s ale$adas.

DIAPASON

El sonido se transmite a trav's de medios materiales sólidos#l+quidos o gaseosos# pero nunca a trav's del vac+o.

ver

http://flash/tunefork.swf

http://flash/tunefork.swf



uando los alti!a$os de presión llegan a nuestros o+dos# producenvi!raciones en el t+mpano que se transmiten por la cadena de&uesecillos y llegan al caracol.

,ll+ se convierten en impulsos nerviosos# que el nervio auditivo capta

y env+a al cere!ro# donde se trans*orman en una sensación sonora.

El o+doEl o+do

ver

λ



51000 Aluminio

157037angre

5!00!0 Acero

067807Agua

31"0#xigeno

3$015 Aire331,70 Aire

Rapide92m4s5T2 #5(edio

Rapide9 del sonido en di;ersos medios

PROP

T;

µ

PROPA&;T

λ

T: tensi<n de la cuerda =N>

?: densidad lineal de la cuerda

PROP

,;

δ

Para s<lidos

, es el m<dulo de elasticidad

/ @ es la densidad del medio.

Para cuerdas

Β=

PROP v

δ

lBuidos / gases

B es el m<dulo de

compresiCilidad / @ es la densidad del medio

Ver

http://interactivas/ondamecanica1/ondamecanica1.html

http://interactivas/ondamecanica1/ondamecanica1.html



EL SONIDO

ONDAS SONORAS

A(P'$TD

de la onda

producido por

-I/,IONES de los cuerpos

0EDIO N,12/,L

se transmiten a trav's de

en *orma de

OIDO

que reci!e el que pueden

/E3LE4,/SE

Eco/ever!eración

originando

cualidades

IN1ENSID,D

1ONO

1I0/E

tiene tres

"RE#EN#$Ade la onda

"OR(A

de la onda

depende de

depende de

depende de



El sonido se re*le$aEl sonido se re*le$a

El principio de funcionamiento del sonar utiliza esta cualidad.Este aparato emite un sonido hacia el fondo marino.

Si ese sonido encuentra un obstáculo se refleja en él.

Por el tiempo que tarda en volver al punto de partida se puedeconocer la profundidad a que se halla dicho obstáculo (similar alos murciélagos).



Eco y rever!eraciónEco y rever!eración

Si la distancia es menor de 56 m# no se perci!en sonidosdistintos# sino un 7nico sonido prolongado que se conocecomo reverberación

Sonido sin eco

Sonido con eco

Sonido sin rever!eración

Sonido con rever!eración

% El eco se produce cuando el sonido se re*le$a en unasuper*icie que se encuentra# como m+nimo# a 56 m de

distancia del emisor.



$ntensidad$ntensidad TonoTono TimCreTimCre

ualidades del sonido

TT



&recuencias de onidos que captan algunos animales,

el omCre percibe entre 2*8 *8.8885 F9TonoTono

Sonidos

(edios

Sonidos

&ra;es

Sonidos

Agudos 0G88 F9

$00 '(

$nfrasonidos

0G F9

)urci*lago gato perro del+n saltamontes umano

ltrasonido

0G888 F9*8.888 9

*8 9

Animales pueden emitir ondas ultras<nicas al mo;ili9arse Bue les permite

encontrar alimentos / uir del peligro. #omo murciHlagos- delfines- mariposas.



1ono1ono

I0 F9 G* F9 0*7 F9 *78 F9 788 F9 0888 F9 *888 F9 I888 F9

El tono de un sonido depende de la

frecuencia de la ;iCraci<n Bue lopro;oca.

'os sonidos pueden ser gra;es o

agudos

'os sonidos gra;es se correspondencon frecuencias Cajas

'os sonidos agudos corresponden a

frecuencias altas

sonido



IntensidadIntensidad

La intensidad del sonido est(relacionada con la amplitud de laonda sonora.

De acuerdo con su sonoridad los

sonidos pueden ser débiles o fuertes.

El nivel de intensidad del sonidose mide con una escala

decibélica.

I t id d d l idI t id d d l id



Si se tiene una fuente puntual que emite ondas esféricas de sonido,la intensidad del sonido a una distancia R de la fuente es:

!

P P.

A $ /

= =

π

onde

P 2 la potencia de la +uente

2 el rea de una es+era de radio /, a trav*s

de ella pasa la energa del sonido.

Es decir que la intensidad de una fuente puntual de sonido es

inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde lafuente.

!$ /π

Intensidad del sonidoIntensidad del sonido

El movimiento ondulatorio implica la propagación de energía.

4 2 6attm!.

$NTENS$DAD



El ni;el de intensidad del sonido se mide en deciCeles dJ

$NTENS$DAD



Estimaci<nen dC

Estudio de graCaci<n ;aco. 8 dC

(urmullo a tres metros. 08 dC

Paso de las ojas de un liCro 08 dC

Susurro a un metro *8 dC

#alle sin tráfico en 9ona residencial I8 dC

Dormitorio tranBuilo de da *7 dC

#on;ersaci<n a tres metros 67 dC

OrBuesta de cuerda / ;iento G8 dC

OrBuesta de metales K8 dC

Despertador a 68 cm L8 dC

#alle ruidosa con muco tráfico M8 dC

"áCrica industrial ruidosa 088 dC

mCral del dolor 0*8 dC

A;i<n a reacci<n a *88m 068 dC

#oete espacial a unos I.888m *88 dC

$NTENS$DAD






La frecuencia característica de unsonido es la frecuencia!"#$%E"&$L que se dasimult'neamente junto a otrasvi(raciones llamadas armónicos.

Los armónicos no son claramenteaudi(les de(ido a que suintensidad es menor que la nota

fundamental.

ArmónicosArmónicosOndas estacionariasOndas estacionarias

'os arm<nicos son los responsaCles del timCre del sonido.

1IM23E



TimCre es la cualidad Bue permite diferenciar dos sonidos de la

misma intensidad / frecuencia emitidos por instrumentos distintos.

E 8 un violn emite un sonido con un timbre caracterstico producido por

las vibraciones de la cuerda 9 de la ca8a de resonancia.

Está relacionado con la forma de la onda.

En la ilustraci<n puedes oCser;ar las formas de las ondas

emitidas por ;arios instrumentos.

Violí

n

1IM23E

: El timCre es el aspecto propio del sonido determinado por el nmero de

arm<nicos / las propias ;iCraciones de la fuente emisora



Si se superponen dos ondas de frecuencias f ! f " mu! parecidas

El sistema auditi;a no es capa9 de distinguirlas por separado.

Se perciCe una frecuencia de 2f 01f *54* Bue camCia en amplitud

a una frecuencia de f *f 0

;8emplo f 0 I88 F9 / f * I86 F9

e percibe una +recuencia de 2f 01f *54* I8* F9

cu9a amplitud varia con +recuencia <f *f 05 6F9

ANIMACION

Pulsaciones 8atido

destructi;a

constructi;a

In*rasonidos región de las *recuencias menores a 9 ;z

http://flash/Beats.swf

http://flash/Beats.swf



Ejemplos:

'as ondas longitudinales generadas por sismos / erupciones

;olcánicas. 'as generadas por el ;iento / patrones de comportamiento

atmosfHrico 2truenos5.

Algunos animales como el elefante tienen respuesta auditi;a en esta

regi<n.

(otores de coetes / a;iones

In*rasonidos8 región de las *recuencias menores a 9 ;z

e considera que los in+rasonidos aunque no son conscientemente

perceptibles pueden provocar estados de ansiedad- triste9a- temClores. Por

e8emplo, ondas de elevado volumen pero comprendidas entre los 8-7 9 08 F9,son su+icientes para acer vibrar al ;estCulo <en el odo interno=.

>os in+rasonidos producidos por motores como los de ciertos acondicionadores

de aire o aviones de reacci?n pueden provocar v*rtigos, nausias, ce+aleas al

ser a+ectado el odo interno.

http://es.wikipedia.org/wiki/Vest%C3%ADbulo

http://es.wikipedia.org/wiki/Vest%C3%ADbulo



A4LICACIONES EN MEDICINA 5 ODON1OLO67ADEL 8L13ASONIDO

#impieza dientes por cavitación.

E$amen de tejidos ! %rganos internos. &iagn%stico médico

'erapia médica (isioterapia). nstrumental quir*rgico (#it%lisis).

En medicina confiere seguridad y conveniencia por serno invasivo y atraum(tico

=



El ultrasonido cuando atraviesa un tejido es a(sor(ido )puede elevar la temperatura local, produciendo cam(ios

(iológicos.

#e(ido a la cavitación, el ultrasonido puede alterarestructuralmente )*o funcionalmente a células (iológicas omacromoléculas en suspensión acuosa.

El colapso de (ur(ujas en la cavitación li(era energía quepuede romper las uniones moleculares, produciendo radicaleslibres altamente reactivos ) como consecuencia, causarcam(ios químicos.

Los resultados obtenidos muestran 9ue un bioe(ectosustancial ,a sido veri(icado con un ,a% ultrasónico deintensidad superior a :;; m<-cm .

E0EC1OS 2IOL=6ICOS DEL 8L13ASONIDO

A4LICACIONES #87MICAS DEL 8L13ASONIDO



Sntesis de nue;os compuestos Bumicos- como idrocarCuros a partir deotros compuestos.

Aumentar la reacti;idad de algunos catali9adores / reacti;os

Aumentar la acti;aci<n de metales como el litio- el magnesio- el cinc o el

coCre.

Aplicadas soCre ciertos materiales para producir fen<menos deBuimioluminiscencia- emitiendo radiaciones luminosas- / utili9arlas como

medio analtico.

Reali9ar la llamada sonopolimeri9aci<n donde se producen radicales

liCres / aumentar las ;elocidades de emulsi<n de ciertos polmeros.

A4LICACIONES #87MICAS DEL 8L13ASONIDO

'a sonoBumica es una rama de la Bumica Bue aplica la energa transportada

por las ondas sonoras para pro;ocar / acelerar reacciones Bumicas.

A4LICACIONES EN 0A3MACODINAMIA DEL 8L13ASONIDO

Se a utili9ado ultrasonido en ;arias terapias medicamentosas para

mejorar la farmacodinamia 2la aCsorci<n / transporte de drogas5 en tejidos

como tumores.

'a disposici<n de drogas tromColticas en un coágulo sanguineo.

http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADntesis

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburo

http://es.wikipedia.org/wiki/Reactividad

http://es.wikipedia.org/wiki/Reactividad

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburo

http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADntesis



ANIMACIÓN

E*ecto DopplerEs el camCio de la frecuencia de la onda deCido al

mo;imiento relati;o entre el emisor / el receptor.



E*ecto Doppler

0 s

s

v f f

v v =

−

0 s

s

v f f

v v =

+

&uente en acercándose a un receptor

estacionario f 8 aumenta

&uente en alejándose a un receptor

estacionario f 8 disminu/e

na fuente emisora acercándose al receptor fijo.

upongamos que la rapide9 del sonido sea ;, 9 de la fuente

en mo;imiento ;s. >a +recuencia del sonido emitido por la+uente posee una +recuencia f s 9 que la +recuencia que

escuca el receptos sea f o .

e puede demostrar que + o en este caso es

,plicaciones del e*ecto Doppler para el estudio de la



p pp pcirculación sanguinea

i existe una obstrucci?n en una arteria,

a9 un camCio en la ;elocidad 9 por lo

tanto camCia la frecuencia

;l sonido es re+le8ado por los gl?bulos ro8os

que se acercan 9 luego se ale8an del emisor auna determinada ;elocidad / frecuencia.



Ecogra()as D



Ejemplos de ecografías 4D con efecto Doppler.



BIBLIOGRAFÍA

FISICA UNIVERSITARIA. Sears, Zemansky, Youn, Free!man"E!#$. %earson E!u&a&#'n ()**+.

FÍSICA. Ser-ay, (Vo. /. 0e-e$$. E!#$. T1omson ()**2

FISICA. T#3er, %." E!#$. Re4er$5 S. A. ()**/

"$S$#A . 6ane 0. 7. Edit. Re;ertH S. A. 20MLK5

FISICA %ARA UNIVERSITARIOS. G#an&o# 8. E!#$. %ren$#&e 9a ()**)

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