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ONDAS SONORAS

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federico acosta

on 2 December 2013

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ONDAS SONORAS

OBJETIVOS:
* Describir y analizar el comportamiento de aquellos fenómenos físicos.
*Analizar cualitativa y cuantitativamente los fenómenos ondulatorios y diferenciarlos unos a otros.
¿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 una onda sonora?
Características de las ondas
Aplicaciones de las ondas sonoras
Las ondas sonoras tienen muchas y variadas aplicaciones en la actualidad.
El sonido en la música
Se refiere a un sonido determinado por una vibración cuya frecuencia fundamental es constante.
Propagación de ondas
El sonido se produce por el movimiento vibratorio de un cuerpo y se propaga en forma de ondas elásticas, en un medio físico.
Cualidades del sonido
Electroacústica
Tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación (micrófonos y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrado comprensión, etc.) amplificación, grabación, producción (altavoces) etc.
Acústica fisiológica
Estudia el funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a la corteza cerebral.
Acústica fonética
Análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones.
Altura
Indica si el sonido es grave, agudo o medio, y viene determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras, medida en ciclos por segundo o hercios (Hz).
Vibración lenta = baja frecuencia = sonido grave.
Vibración rápida = alta frecuencia = sonido agudo.
Duración
Timbre
Una misma nota suena distinta si la toca una flauta, un violín, una trompeta, etc. Cada instrumento tiene un timbre que lo identifica o lo diferencia de los demás. Con la voz sucede lo mismo. El sonido dado por un hombre, una mujer, un/a niño/a tienen distinto timbre. El timbre nos permitirá distinguir si la voz es áspera, dulce, ronca o aterciopelada. También influye en la variación del timbre la calidad del material que se utilice. Así pues, el sonido será claro, sordo, agradable o molesto.
Por su origen
Ondas electromagnéticas:
son aquellas ondas que necesitan un medio material para propagarse, incluye entre otras; la luz visible ondas de radio,televisión y telefonía.
En función de su dirección
*Ondas unidimensionales:
las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dimensión del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda son planos y paralelos.

*Ondas bidimensionales o superficiales:
son ondas que se propagan en dos dimensiones. Pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie, por ello, se denominan también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se producen en una superficie líquida en reposo cuando, por ejemplo, se deja caer una piedra en ella.

*Ondas tridimensionales o esféricas:

son ondas que se propagan en tres dimensiones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones. El sonido es una onda tridimensional. Son ondas tridimensionales las ondas sonoras (mecánicas) y las ondas electromagnéticas.
• Los audibles
Ondas sonoras que están dentro del intervalo de sensibilidad del oído humano, de 20 Hz a 20000Hz. Se generan de diversas maneras, con instrumentos musicales, cuerdas vocales humanas y altavoces.
• Ondas ultrasónicas
Reflexión de las ondas
Se denomina reflexión de una onda al cambio de dirección que experimenta ésta cuando choca contra una superficie lisa y pulimentada sin cambiar de medio de propagación.
Refracción
La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro.
Reflexión
Fenómeno por el cual una onda se refleja en un material no absorbente o parcialmente absorbente del sonido.
El eco se produce cuando este sonido es alterado por una constante que da como resultado un sonido que se refleja en un medio más denso y llega al oído de una persona con una diferencia de tiempo igual o superior a 0,1 segundos, respecto del sonido que recibe directamente de la fuente sonora.
Difracción o dispersión
Si el sonido encuentra un obstáculo en su dirección de propagación, en el borde del obstáculo se produce el fenómeno de difracción, por el que una pequeña parte del sonido sufre un cambio de dirección y puede seguir propagándose.
Intensidad:
Sensación asociada a la forma en la que recibe el sonido el ser humano. Los sonidos pueden clasificarse en fuertes o débiles, según su intensidad sea elevada o baja. El oído humano puede detectar sonidos cuando la I es de al menos 10-12 W/m². Sonidos con intensidad igual o superior a 1W/m² son audibles, pero provocan dolor en los oídos.
Tono o altura
Indica si el sonido es alto (agudo, muchas vibraciones por segundo) como el de un violín o bajo (grave, pocas vibraciones por segundo) como el de un tambor. Cuanto más baja sea la frecuencia más bajo será el tono y viceversa.
Timbre:
Permite distinguir entre dos sonidos en los que la intensidad y la frecuencia son iguales, pero que han sido emitidos por focos distintos. Normalmente, los sonidos no son puros, es decir, las ondas no son perfectamente sinusoidales sino que el resultado de varios movimientos periódicos superpuestos a la onda fundamental, que se denominan armónicos o sobretonos.
Based on Jim Harvey's speech structures
Universidad Nacional de santiago del Estero
Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologias
Alumnos:
Acosta Federico Antonio
Molina Cristina
Wintten Gabriel.

Clasificación
Por sus movimientos
Mecánicas:
Es una perturbación de las propiedades mecánicas de un medio material (posición,velocidad y energía de sus átomos o moléculas) que se propagan en el medio.
Ondas Transversales:

son aquellas en las que las partículas oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación o movimiento de onda.
Onda unidimensional
Onda bidimensional
Onda tridimensional o esférica
Ondas Longitudinales:
son aquellas en las que las partículas oscilan paralelamente la dirección de propagación.
Una onda longitudinal de suma importancia es la onda sonora la cual no solo se propaga en el aire sino también en otros medios, líquidos y sólidos.
Hay tres categorías de ondas mecánicas que abarcan diferentes intervalos de frecuencia
• Ondas infrasónicas
Es una onda acústica u onda sonora cuya frecuencia está por debajo del espectro audible del oído humano (aproximadamente 20 Hz).
Son aquellas cuya frecuencia está por arriba del intervalo audible por ejemplo pueden generarse al introducir vibraciones en un cristal de cuarzo con un campo eléctrico alterno aplicado. Todas pueden ser longitudinales o transversales en sólidos, aunque solo pueden ser longitudinales en fluidos. Los ultrasonidos son utilizados habitualmente en aplicaciones industriales (medición de distancias, caracterización interna de materiales, ensayos no destructivos y otros). También se emplean equipos de ultrasonidos en ingeniería civil, para detectar posibles anomalías y en medicina (ver ecografía, fisioterapia, ultrasonoterapia).
Un ejemplo del uso del ultrasonido en el campo médico son los dispositivos tales como el doppler fetal, el cual utiliza ondas de ultrasonido de entre 2 a 3 MHz para detectar la frecuencia cardíaca fetal dentro del vientre materno. Otro ejemplo de su uso en medicina es la Litotricia extracorpórea por ondas de choque, una técnica terapéutica para el tratamiento de la litiasis renal.
Un feto de 28 semanas visto con Ultrasonido_3d.
Los desastres naturales como erupciones volcánicas, terremotos y tornados producen sonidos de una intensidad comparable con el sonido que hace una bomba atómica en su explosión, con la diferencia de que, al estar por debajo de los 20 Hz, no son audibles al oído humano, lo que ha permitido iniciar investigaciones vulcanológicas y meteorológicas para evitar futuros desastres.
Refracción de un lápiz
Departamento de fisica
Ingeniería Electrónica
Índice de Refracción
El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo.
Está definido como el cociente de la velocidad (c) de un fenómeno ondulatorio como luz o sonido en el de un medio de referencia respecto a la velocidad de fase (vp) en dicho medio:
Generalmente se utiliza la velocidad de la luz (c) en el vacío como medio de referencia para cualquier materia, aunque durante la historia se han utilizado otras referencias, como la velocidad de la luz en el aire. En el caso de la luz, es igual a:
Donde εr es la permitividad relativa del material, y μr es su permeabilidad electromagnética relativa. Para la mayoría de los materiales, μr es muy cercano a 1 en frecuencias ópticas, es decir, luz visible, por lo tanto, n es aproximadamente.
Absorción (óptica)
En física, la absorción de la radiación electromagnética es el proceso por el cual dicha radiación es captada por la materia. Cuando la absorción se produce dentro del rango de la luz visible, recibe el nombre de absorción óptica. Esta radiación, al ser absorbida, puede, bien ser reemitida o bien transformarse en otro tipo de energía, como calor o energía eléctrica.
Una onda sonora es una onda Mecánica longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido. Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasiperiódica. Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica.
Las variaciones de presión, humedad o temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada molécula transmite la vibración a las que se encuentren en su vecindad, provocando un movimiento en cadena. Esa propagación del movimiento de las moléculas del medio, producen en el oído humano una sensación descrita como sonido.
En el aire el sonido se propaga en forma de ondas longitudinales, es decir, el sentido de la oscilación coincide con el de la propagación de la onda.
Propagación del sonido en diferentes medios
*En el agua(a 35 °C) es de 1493 m/s (a 22 C°) es de 1500 m/s.
*En la madera es de 370 km/s.
*En el hormigón es de 4000 m/s.
*En el acero es de 6100 m/s.
*En el aluminio es de 210 m/s.
*En el vidrio es de 300 m/s.
Fenómenos físicos que afectan a la propagación del sonido
Absorción
La capacidad de absorción del sonido de un material es la relación entre la energía absorbida por el material y la energía reflejada por el mismo, cuando el sonido incide sobre el material.
Transmisión
La velocidad con que se transmite el sonido depende, principalmente, de la elasticidad del medio, es decir, de su capacidad para recuperar su forma inicial. El acero es un medio muy elástico, en contraste con la plastilina, que no lo es.
Otros factores que influyen son la temperatura y la densidad.
Refracción

Cuando un sonido pasa de un medio a otro, se produce refracción. La desviación de la onda se relaciona con la rapidez de propagación en el medio.
El sonido se propaga más rápidamente en el aire caliente que en el aire frío.
Difusión
Si la superficie donde se produce la reflexión presenta alguna rugosidad, la onda reflejada no sólo sigue una dirección sino que se descompone en múltiples ondas.
Efecto Doppler
Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente emisora de las ondas y el receptor de las mismas.
Llamado así por el físico austríaco Christian Andreas Doppler, es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador.

Interferencia
Fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una onda resultante de mayor o menor amplitud. El efecto de interferencia puede ser observado en cualquier tipo de ondas, como luz, radio, sonido, ondas en la superficie del agua, etc.
Onda de Choque
Ocurre cuando varias ondas que viajan en un medio se superponen formando un cono.
Propiedades
La intensidad
Es la cantidad de energía acústica que contiene un sonido, es decir, lo fuerte o suave de un sonido. La intensidad viene determinada por la potencia, que a su vez está determinada por la amplitud y nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil.
Es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido. Podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc. Los únicos instrumentos acústicos que pueden mantener los sonidos el tiempo que quieran, son los de cuerda frotada, como el violín, y los de viento (utilizando la respiración circular o continua); pero por lo general, los instrumentos de viento dependen de la capacidad pulmonar, y los de cuerda según el cambio del arco producido por el ejecutante.
Elementos de una onda
Ciclo
Llamamos así a la oscilación completa que realiza una parte del medio cuando pasa una onda por el lugar que ella ocupa. En una onda transversal el ciclo es la silueta móvil que vemos.
Período
Es el tiempo que emplea un ciclo en pasar por un punto del medio.
Frecuencia
Representa el número de los ciclos que atraviesan un plano de referencia en cada unidad de tiempo se expresan en Hertz (Hz) .
Amplitud
Llamamos así a la máxima elongación lineal que experimenta.
Longitud de onda
Es la distancia que recorre la onda en un tiempo igual al periodo. Es también la distancia entre dos crestas o valles consecutivos.
velocidad de onda
Es la rapidez con la cual una onda se propaga en un medio homogéneo. Una onda se propaga en línea recta y con velocidad constante.
• V: velocidad de propagación (m/s)
• : longitud de onda (m)
• f: frecuencia (HZ).

Música
Producción de sonido en instrumentos musicales y sistemas de afinación de la escala.
Arquitectura
Tiene que ver tanto con diseño de las propiedades acústicas de un local a efectos de fidelidad de la escucha, como de las formas efectivas de aislar del ruido los locales habitados.
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