GENERALIDADES SOBRE ELSONIDO

El 12 de abril de cada año se celebra en todo el mundo DÍA INTERNACIONAL DE LA CONCIENCIA SOBRE EL RUIDO.

JUSTIFICACIÓN DEL CURSO El futuro Licenciado en docencia en Física debe tener una sólida preparación técnica, científica, docente y humanista y además, debe ser capaz de 

Esto lo debe hacer constantemente para mantenerse actualizado sobre los avances de la Ciencia, la Tecnología y la Comunicación. En este sentido, la Física es un sustento sólido en la formación de ustedes los futuros docentes, pues, esta ciencia, dentro del proceso de enseñanza y aprendizaje de la misma, les proporcionará: 

 

1) un conjunto de herramientas mentales y metodológicas que fortalecerían su hacer concerniente a una mejor y/o adecuada gestión y organización del conocimiento que manejan dentro de su profesión;   2)  elementos para comprender y manejar algunas de las leyes que rigen los fenómenos físicos de la naturaleza y que juegan un papel muy importante en el desarrollo científico tecnológico del mundo de hoy y que son fundamentales en la sociedad.  

Además, en vista de que la Ciencia y la Tecnología han generado cambios en el ambiente, se debe dar los elementos para la toma de conciencia del docente sobre el impacto de la Ciencia y la Tecnología al ambiente y sus consecuencias.  Estos son elementos de la componente humanista que debe tener el docente del área científica.

Objetivos Generales 1- Proporcionar una visión de conjunto sobre los contaminantes físicos (alteraciones térmicas, ruidos, ondas electromagnéticas, radiactividad, radiación ultravioleta, partículas suspendidas en el aire, etc.) que pueden perturbar la calidad de vida del hombre en su medio.  2- Introducir formas de prevenir o disminuir dicha contaminación.  3- Proporcionar el marco legal tanto nacional como internacional referente a los niveles máximos permitidos y recomendados de dichos contaminantes.

La Universidad de Panamá, cumpliendo con su función de contribuir a preservar el patrimonio cultural nacional con el fin de hacerlo accesible a la humanidad, en el presente y en el futuro, ha constantemente atendido el llamado de la Convención sobre la protección del patrimonio mundial, cultural y natural de la UNESCO (PNUD, 1983) que Panamá ratificó el 3 de marzo de 1978.  Mediante ese acto los panameños reconocimos la obligación de identificar, proteger, conservar, rehabilitar y trasmitir, a las generaciones futuras, el patrimonio cultural y natural situado en nuestro territorio.  El ambiente sano y limpio forma parte de ese patrimonio de la humanidad.

Los físicos panameños podemos, de alguna manera, contribuir con el esfuerzo de preservación que lleva a cabo la Universidad a través del análisis de los problemas ambientales.  Entre las contribuciones que podemos aportar está medir las contaminaciones que se producen en los lugares críticos de Panamá.  Por ejemplo, medir la contaminación por partículas suspendidas en el aire, la radiación ultravioleta, la radiación nuclear, el ruido excesivo, la contaminación de las aguas, etc.  Para darles una idea, tomaremos como ejemplo el problema del ruido.  El ruido acústico es un agente físico que cada vez está más presente en la vida diaria de los países. Es un agente cada vez más molesto y actualmente se le considera como factor de riesgo para la salud. Entre sus efectos negativos el más importante es la pérdida de audición.

El estudio del ruido es complejo porque se produce por movimientos vibratorios no periódicos y en general presentan componentes en la mayoría de las frecuencias comprendidas en el espectro audible.  Por ello debemos aprender a medirlo con idoneidad para que con los resultados obtenidos podamos informar a las autoridades las áreas críticas y se puedan tomar las medidas pertinentes para controlar el exceso de ruido. 

Quiero, además mostrar un vídeo del accidente de Fukushima que asustó, con justa razón, a la humanidad,  Por suerte fue monitoriado por el CTBTO, que es la organización del Tratado de Prohibición Completa de Ensayos Nucleares

Por otro lado el incidente de la contaminación del aire por el incendio en Cerro Patacón fue detectado por la Universidad de Panamá, en la estación RN50. 

La máxima sensibilidad del oído está cerca de la frecuencia 5 000 Hz. La percepción, por parte del oído, no está basada en un sistema numérico en base 10, está construido en una base 2 y los números podemos escribirlos de la siguiente forma: 1,5 x 24= 25 Hz y 1,2 x 214= 20 000 Hz. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/sound/imgsou/esens.gif

Esto significa que hay diez órdenes de magnitud*, en base dos, entre ambos.

Todo número se escribe con dígitos y posición. Por ejemplo, 243 tiene tres dígitos en tres posiciones, la posición cero (unidades para el tres de la derecha), la uno (decenas para el cuatro) y la dos (centenas para el dos de la izquierda). *El orden de magnitud de un número es la potencia de la base (puede ser en base diez o dos , etc.) que se utiliza para escribir un número y se asocia a la posición del dígito. Por ejemplo, el orden de magnitud de 1 500 es 3 (cuarta posición correspondiente a los miles), ya que 1 500 puede escribirse como as 1,5 × 103.

Debido a que la detección de las frecuencias sonoras, por el oído humano, se hace en sistema binario, las frecuencias se escriben X0 x 2n = Nota (en Hz), con n = 1, 2,…, 10 enteros .

LA GRÁFICA DE LA INTENSIDAD VERSUS FRECUENCIAS ILUSTRA EL UMBRAL DE AUDICIÓN/DOLOR. ADEMÁS, SE PUEDE VER QUE LA INTENSIDAD EN EL EJE VERTICAL, EN ESCALA SIMPLE (en decibelios* que a su vez está en escala logarítmica), PRESENTA TRES MÍNIMOS RELATIVOS. LA FRECUENCIA, EN ESCALA LOGARITMICA, ESTÁ EN EL EJE HORIZONTAL Y MUESTRA LAS FRECUENCIAS ASOCIADAS A LOS MÍNIMOS EN LOS VALORES:

1- FRECUENCIA DE 4 000 Hz (la voz humana  está entre 3 500 y 500 Hz) 2- 770 Hz Y 3. EN 10 000 Hz.

LA ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD ESTABLECIÓ COMO LÍMITE TOLERABLE POR EL OIDO HUMANO 70 dB. POR ELLO, EL VALOR MÁXIMO DEL LÍMITE DE 70 dB, ES ALCANZADO POR LA CURVA INDICADA CON EL COLOR AZUL

*El decibelio es una unidad logarítmica, adimensional y escalar. Es la décima parte de un belio (símbolo B), que es el logaritmo de la relación entre la magnitud estudiada y la de referencia. El B no se utiliza por ser demasiado grande en la práctica, y por eso se utiliza el decibelio, décima parte. (wikipedia)

http://web.educastur.princast.es/ies/pravia/carpetas/recursos/mates/recursos_2005/interactivos/varios/frecuencia/Intensidad%20y%20frecuencia.gif

*En 1939, en una reunión de la Conferencia Internacional en Londres, se aprobó por unanimidad la frecuencia de 440 Hz como la estándar, y es en la actualidad la norma casi universal. 

En música, cada orden de magnitud se denomina octava y a su vez se divide en 7 partes (para un tipo de escala dada) cada una llamada nota. La nota La = 440 Hz es la frecuencia internacional de referencia*. Para ello se utilizó la nota mínima llamada fundamental de valor X0 = 13,75 Hz (la más cercana a 15 Hz compatible con la nota de referencia básica La 440 Hz) y las demás notas de referencia se obtienen con X0 x 2n = Nota (en Hz), con n = 1, 2,…, 10 enteros y las frecuencias base, según los valores de la tabla.

Graficamos y la pendiente de la recta obtenida en papel semilogaritmico (hecha con origin a partir de la tabla de Wikipedia) indica que la base numérica es dos

λ

Nombre de la octava Frecuencia (Hz) n

Subsubcontraoctava 13,75 0

Subcontraoctava 27,5 1

Contraoctava 55 2

Gran octava 110 3

Pequeña octava 220 4

Octava prima 440 5

Octava segunda 880 6

Octava tercera 1 760 7

Octava cuarta 3 520 8

Octava quinta 7 040 9

Octava sexta 14 080 10

http://es.wikipedia.org/wiki/La_(nota)

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

n (

exp

on

en

te)

frecuencia en Hz

Frecuencias: X0 x 2n = Nota (en Hz), con n = 1, 2,…, 10 enteros.La nota más baja del piano es 27,5 Hz por lo que se uso como la octava primera (n =1) llamada subcontraoctava.

Según DRAE

CONTAMINACIÓN: viene del latín “contamināre” que es alterar nocivamente la pureza o las condiciones normales de una cosa o un medio por agentes químicos o físicos.RUIDO viene del latín “rugitus” que significa rugido. Eso significa que es un sonido no deseado y nocivo.

Por lo tanto el ruido es un contaminante ambiental.

http://plazajardintorrea.files.wordpress.com/2013/05/demasiado-ruido-11858.jpg

1- Es un riesgo profesional pues evita la concentración en el trabajo y conduce a accidentes.2- Es un problema social pues está asociado a los dispositivos de música y entretenimiento y va en aumento entre los jóvenes.3- Daña la salud: física y sicológica.

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Onde_compression_impulsion_1d_30_petit.gif#mediaviewer/File:Onde_compression_impulsion_1d_30_petit.gif

¿QUE ES EL SONIDO?: Es una onda de presión (y al mismo tiempo corpúsculos llamados fonones) que se propaga en un medio elástico. Si el medio es el aire la onda puede llegar a nuestros oídos. Si se encuentra entre 15 Hz y 20 000 Hz será captada por el oído y transformada, primero en una onda mecánica (por el conjunto de huesecillos) y después en una señal eléctrica. Bajo esa forma se trasmite al cerebro, quien la interpreta. Toda onda tiene amplitud, fase y frecuencia f (y longitud de onda λ, tal que la rapidez de propagación en un medio no dispersivo es v=λ f)

La rapidez del sonido en el aire es 343 m/s a 20 °C

LAS ONDAS MÁS SIMPLES SON LAS ARMÓNICAS SIMPLES (SENO Y COSENO)

TODA ONDA PERIÓDICA PUEDE SER DESCOMPUESTAEN UNA SUMA DE ARMÓNICAS SIMPLES:

TEOREMA DE FOURIER

LA PRIMERA FRECUENCIA SE LLAMA FUNDAMENTAL Y LAS QUE SIGUEN SE LLAMAN ARMÓNICAS (PRIMERA, SEGUNDA, ETC.). LA RELACIÓN ENTRE ELLAS SON NÚMEROS RACIONALES, POR ELLO SE DICE QUE SON CONMENSURABLES. EL CUADRADO DE LA AMPLITUD DE LA ONDA ES PROPORCIONAL A LA ENERGÍA (Y AL NÚMERO DE FONONES). EN ACÚSTICA ES PROPORCIONAL AL CONCEPTO FISIOLÓGICO DE VOLUMEN. SIN EMBARGO, HOY SABEMOS QUE LA ENERGÍA ES PROPORCIONAL A LA FRECUENCIA. POR ELLO UNA ONDA PORTA ENERGÍA MEDIANTE DOS MECANISMOS: EL CUADRADO DE LA AMPLITUD Y LA FRECUENCIA.

Los músicos definen la armonía como la disciplina que estudia la percepción del sonido en forma «vertical» o «simultánea» en forma de acordes y la relación que se establece con los de su entorno próximo. Para el físico existe armonía entre dos ondas (las suponemos periódicas si se trata de música) si la frecuencia fundamental de una de ellas está en relación conmensurable con la frecuencia fundamental de la otra.

OBSERVAMOS QUE LAS ONDAS RESULTANTES SON TAMBIÉN PERIÓDICAS

Suma de ondas

periódicas

PARA UN FÍSICO EL TIMBRE DE VOZ ES LA CURVA QUE PRESENTA LA AMPLITUD VERSUS FRECUENCIA DE CADA UNO DE LOS ARMONICOS OBTENIDOS AL REALIZAR LA TRANSFORMADA DE FOURIER DE LA VOZ DE UNA PERSONA. POR ELLO, EL TIMBRE DE VOZ ES INDIVIDUAL Y ESTÁ CONDICIONADO POR LA ESTRUCTURA DE GENERADOR DEL SONIDO QUE ES EL SISTEMA FÓNICO DE CADA INDIVIDUO. EN ESE SENTIDO TIENE APLICACIONES FORENSES. A la derecha tenemos distintas ondas periódicas de la misma frecuencia fundamental (tono), igual amplitud (volumen) pero distinto timbre.http://vandadesa.files.wordpress.com/2013/02/img_som_timbre.jpghttp://www.youtube.com/watch?v=_rKNf0ARnZc

http://www.youtube.com/watch?v=qt1tW9_wY44http://www.youtube.com/watch?v=rX2Sy9Xnm50http://www.youtube.com/watch?v=7DFJkoIiJ4khttp://www.youtube.com/watch?v=VKDy0AFqvfkhttp://www.youtube.com/watch?v=zk2HmZsWpxc

Te damos algunas direcciones para ver videos sobre el sonido. Hay muchas, pero no podemos darte todas. A partir de estas puedes seguir buscando y utilizar aquellos videos que mejor se adaptan a tus necesidades de apoyo al aprendizaje.

http://www.youtube.com/watch?v=5LRk4AB43G8http://www.youtube.com/watch?v=fKX_dG5YGFYhttp://www.youtube.com/watch?v=rGwim0q2fDchttp://www.youtube.com/watch?v=b_EqbdI3wT8http://www.youtube.com/watch?v=v4HWyz4gZ8I

Puedes iniciar poniendo en google: “experimentos sencillos

del sonido”Al proyectar un video, a la

derecha puedes ver y explorar los videos