ONDAS Y SONIDO

DAYANA PINCHAO

6° BACHILLERATO “A”

DOC: ANIBLA CADENA

ONDAS Y SONIDO

Del latín sonitus, un sonido es una sensación que se genera en el oído a partir de las vibraciones de las cosas. Estas vibraciones se transmiten por el aire u otro medio elástico.

Para la física, el sonido implica un fenómeno vinculado a la difusión de una onda de características elásticas que produce una vibración en un cuerpo, aun cuando estas ondas no se escuchen.

El sonido audible para los seres humanos está formado por las variaciones que se producen en la presión del aire, que el oído convierte en ondas mecánicas para que el cerebro pueda percibirlas y procesarlas.

Al propagarse, el sonido transporta energía pero no materia. Las vibraciones se generan en idéntico rumbo en el que se difunde el sonido: puede hablarse, por lo tanto, de ondas longitudinales.

Se ha estimado que el sonido, cuando se registra una temperatura de veinte grados centígrados, alcanza una velocidad en el aire de trescientos cuarenta metros por segundo. Cabe destacar, por lo tanto, que la velocidad que consigue el sonido es superior en los medios sólidos que en los líquidos, y que es mayor en éstos últimos que en los gases.

¿Qué es una vibración?Se denomina vibración a la propagación de ondas elásticas produciendo deformaciones y tensiones sobre un medio continuo (o posición de equilibrio).

¿Qué se entiende por amplitud?En física la amplitud de un movimiento oscilatorio, ondulatorio o señal electromagnética es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o cuasiperiódicamente en el tiempo. Es la distancia máxima entre el punto más alejado de una onda y el punto de equilibrio o medio.

En su forma más sencilla, una vibración se puede considerar como un movimiento repetitivo alrededor de una posición de equilibrio. La posición de "equilibrio" es a la que llegará cuando la fuerza que actúa sobre él sea cero. Este tipo de movimiento no involucra necesariamente deformaciones internas del cuerpo entero, a diferencia de una vibración.

¿Qué es una onda?En física, una onda consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, a través de dicho medio, implicando un transporte de energía sin transporte de materia. El medio perturbado

puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal e, incluso, inmaterial como el vacío.

¿Qué es el tono en el sonido?Un tono puro corresponde a una onda senoidal, es decir, una función del tipo f(t) = A sen(2 π f t), donde A es la amplitud, t es el tiempo y f la frecuencia. En el mundo real no existen tonos puros, pero cualquier onda periódica se puede expresar como suma de tonos puros de distintas frecuencias. Existiría una frecuencia fundamental y varias frecuencias múltiplos de la fundamental, llamados armónicos. Las frecuencias de estos armónicos son un múltiplo entero de la principal.

Cuando a un tono se le aplica el análisis de Fourier, se obtiene una serie de componentes llamados parciales armónicos (o armónicos, a secas), de los cuales el primero o fundamental y los que tienen un número de orden que es una potencia de 2 (2, 4, 8, 16...) tienen alguna similar sensación de tono que el primero por sí solo (ya que al estar a distancia de octava, el oído humano suele percibirlas como "las mismas notas pero más agudas"). El resto de parciales armónicos se perciben como otros sonidos distintos del fundamental, lo que enriquece el sonido. De esta forma, los sonidos cuyos armónicos potencias de 2 son algo más sonoros que el resto, son percibidos como sonidos con un timbre más nasal, hueco o brillante, mientras que los sonidos donde son algo más sonoros otros parciales armónicos, son percibidos como sonidos con un timbre más lleno o completo, redondo u oscuro. Todos los parciales armónicos, en su conjunto determinaQué es n el timbre musical.

La forma en que es percibido el tono es lo que se conoce como altura del sonido, que determina cómo de bajo o alto es ese sonido, aunque es normal que se utilice tono como sinónimo de altura.

¿Qué es la frecuencia?Frecuencia es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.

Para calcular la frecuencia de un suceso, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido. Según el Sistema Internacional (SI), la frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hercio es la frecuencia de un suceso o fenómeno repetido una vez por segundo. Así, un fenómeno con una frecuencia de dos hercios se repite dos veces por segundo. Esta unidad se llamó originariamente «ciclo por segundo» (cps). Otras unidades para indicar la frecuencia son revoluciones por minuto (rpm). Las pulsaciones del corazón y el tempo musical se miden en «pulsos por minuto» (bpm, del inglés beats per minute).

¿Qué es el timbre?

El timbre es el matiz característico de un sonido, que puede ser agudo o grave según la altura de la nota que corresponde a su resonador predominante. Se trata de una de las cuatro cualidades esenciales del sonido articulado junto con la altura, la duración y la intensidad.

¿Qué es un armonico?En mecánica ondulatoria, un armónico es el resultado de una serie de variaciones adecuadamente acomodadas en un rango o frecuencia de emisión, denominado paquete de información o fundamental. Dichos paquetes configuran un ciclo que, adecuadamente recibido, suministra a su receptor la información de cómo su sistema puede ofrecer un orden capaz de dotar al medio en el cual expresa sus propiedades de una armonía. El armónico, por lo tanto es dependiente de una variación u onda portadora.

En acústica y telecomunicaciones, un armónico de una onda es un componente sinusoidal de una señal.

En sistemas eléctricos de corriente alterna los armónicos son frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental de trabajo del sistema y cuya amplitud va decreciendo conforme aumenta el múltiplo.

¿Qué es renosancia?En acústica, la resonancia es el reforzamiento de ciertas amplitudes sonoras como resultado de la coincidencia de ondas similares en frecuencias, es un caso particular de resonancia mecánica

ONDASQue sonSon vibraciones o perturbaciones que se propagan atravez del espacio

Tipos de ondas

Aquí encontramos 3 tipos de ondas

A) Según la dirección de vibración de las partículas y de propagación de la onda.LONGITUDINALES : las partículas vibran en la misma dirección q se propaga la onda Ej. El sonido, ondas sísmicaTRANSVERSALES : las partículas vibran perpendicularmente en la dirección que se propaga la onda ejm la luz onda de una cuerda

B) Según la dimensión de propagación de la onda.UNIDIMENCIONALES: las que se propagan en una sola dimencion ejm vibración onda de una cuerdaBIDIMENSIONELAES: se propagan en dos dimensiones Ejm onda en la superficie del aguaTRIDIMENCIONALES: se propagan en tres dimensiones Ejm luz,sonido

C) Según el medio que necesitan para propagarseMECANICAS: necesitan propagarse atravez de la materia Ejm el sonido , las olas del marELECTROMAGNETICAS: no necesitan medio para propagarse se pueden propagar atravez del vacio Ejm Luz , el calor radainte

CARACTERISTICAS DE LAS ONDASELOGACION distancia entre cada particula en su posición de equilibrio

AMPLITUDDistancia máxima de una particula a su posición de equilibrio

LONGITUD DE ONDADistancia minima entre dos partículas que vibran en fase

NUMERO DE ONDA

Numero de longitudes de onda

VELOCIDAD DE PROPAGACIONVelocidad por la cual se propaga una onda espacio recorrido por una onda en una unidad de tiempo

PERIODOTiempo en el que una particula realiza una vibración completaFRECUENCIA Nº oscilaciones de las partículas vibrantes por segundo. 2) Nº oscilaciones que se producen en el tiempo en el que la onda avanza una distancia igual a l (Hz=ciclos/s). f=1/T.La relación entre v, l, f y T es: l = v · T = v/f.FENOMENOS ONDULATORIOSREFLEXION DE LAS ONDALa reflexión de onda es el cambio de dirección que experimenta la onda cuando choca en una superficie lisa y pulimentada sin cambiar

de medio de propagación en la reflexión existen tres elementos : rayo incidente , línea normal o perpendicular a la superficie y rayo reflejadoREFRACCION DE LAS ONDASEs el cambio de dirección y velocidad que experimenta la onda cuando pasa de un medio a otro medio en el que puede propagarse En la refracción hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo refractado.}

DIFRACCION DE LAS ONDASEs la propiedad que tienen las ondas de rodear los obstáculos en determinadas condicionesINTERFERENCIAS DE LAS ONDASEs la superpocicion o suma de dos o mas ondas de clasifican en 2 tipos de interferencias gracias a la amplitud distancia relativa longitud de ondaCONSTRUCTIVA se produce cuando las ondas chocan o se superponen en fases, obteniendo una onda resultante de mayor amplitud que las ondas iniciales.

DESTRUCTIVA es la superposición de ondas en antifase, obteniendo una onda resultante de menor amplitud que las ondas iniciales.

EL SONIDO UNA ONDA LONGITUDINALCOMO SE PRODUCE EL SONIDOSon ondas que se producen como consecuencia de una comprecion del medio el sonido se propaga únicamente en medios materiales que hagan soporte de la perturbación por lo tanto el sonido no se propaga en el vacioVELOCIDAD DE PROPAGACIONEl sonido se propaga tridimensionalmente es decir que la perturbación puede llegar a cualquier parte del espacio por ser una onda mecánica su rapidez de propagación depende del medio en el que se propage. A la presión normal de 1 atm y 20ºC, en un ambiente seco, la velocidad del sonido es de 5600 m/s en el acero, 1460 m/s en el agua y 340 m/s en el aire.

CUALIDADES DEL SONIDOLos sonidos se diferencian unos de otros por sus cualidades fundamentales:

Intensidad sonora Tono Timbre Resonancia Reflexión: Eco y reverberación Refracción

EFECTO DOPPLER

Es la variación de tono de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un objeto en movimiento

CONTAMINACION ACUSTICA

Es el exceso de sonido que altera las condiciones normales del medio ambiente en una zona especifica . Un sonido molesto que puede producir efectos nocivos fisiológicos y psicológicos para una persona o grupo de personas.

APLICACIONES DE ONDAS SONORASMUSICA producción de sonido en instrumentos musicales y sistemas de afinación de la escala.

ELECTROACUSTICA tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación (micrófonos y estudios de grabación), procesamiento

(efectos, filtrado comprensión, etc.) amplificación, grabación, producción (altavoces) etc.

ACUSTICA FISIOLOGICA estudia el funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a la corteza cerebral.

ACUSTICA FONETICA análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones.

LA LUZ: UNA ONDA TRANSVERSALNATURALEZA DE LA LUZ

la luz es una forma de energía emitida por los cuerpos y que nos permite percibirlos mediante la vista. La luz consiste en una forma de energía omtida por los objetos luminosos que se trasmiten mediante ondas electromagnéticas. Estas son ondas transversales pues sus vibraciones se producen en dirección perpendicular a la dirección de propagación

Las ondas electromagnéticas no requieren medio material para su propagación. Por eso, la luz del Sol llega a la Tierra después de recorrer una gran distancia en el vacío.

PROPAGACION DE LA LUZ

La luz se puede propagar en el vacio en otros medios. La velocidad de su propagación de pende del medio En el vacío (o en el aire) es de 3·108 m/s; en cualquier otro medio su valor es menor. Esta velocidad viene dada por una magnitud llamada índice de refracción, n, que es la relación entre la

velocidad de la luz en el vacío y la velocidad en ese medio. No tiene unidades y su valor es siempre mayor que 1.

n es el índice de refracción, c es la velocidad de la luz en el vacío y v es la velocidad de la luz en el medio (ambas en m/s).

REFLEXION DE LA LUZ

Para explicar este fenómeno se emplean las leyes de la reflexión:1.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en el mismo plano.2.- El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión: i = r.

- Rayo incidente: rayo que llega a la superficie.- Rayo reflejado: rayo que refleja la superficie. - Normal: es la perpendicular a la superficie del espejo en el punto donde

toca el rayo incidente.- i: ángulo de incidencia, el que forma el rayo incidente con la normal.- r: ángulo de reflexión, el que forma el rayo reflejado con la normal.

REFRACION DE LA LUZ

Cuando la luz pasa de un medio a otro, su velocidad cambia. Eso hace que pueda variar la dirección del rayo (si no incide de forma perpendicular). El fenómeno se llama refracción. La dirección del rayo en el nuevo medio se explica mediante las leyes de la refracción:1.- El rayo incidente, el rayo refractado y la normal están en el mismo plano.2.- Ley de Snell:

n1 · sen i = n2 · sen r

n1 es el índice de refracción del primer medio y n2del segundo, i es el ángulo de incidencia y r el de refracción.

DISPERCION DE LA LUZ

Conocemos como luz blanca a la que proviene del Sol. En algunas circunstancias, esa luz se descompone en varias franjas de colores llamadas arco iris. En realidad la luz blanca está formada por toda una gama de longitudes de onda, cada una correspondiente a un color, que van desde el rojo hasta el violeta.

Como el índice de refracción de un material depende de la longitud de onda de la radiación incidente, si un rayo de luz blanca incide sobre un prisma óptico, cada radiación simple se refracta con un ángulo diferente. La dispersión de la luz consiste en la separación de la luz en sus colores componentes por efecto de la refracción.

EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

Es el análisis de las distintas radiaciones sencillas que componen la radiación total que nos llega de un cuerpo

El espectro electromagnético es el conjunto de ondas electromagnéticas ordenadas en función de su energía. De mayor a menor energía (o de menor a mayor longitud de onda) tenemos: Rayos gamma, Rayos X, Ultravioleta, Visible,Infrarrojo, Ondas de radio y Microondas.