ad Del Sonido
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INTENSIDAD DELINTENSIDAD DEL
SONIDO SONIDO
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Desde un punto de vista puramente geométrico, lo
que se propaga en un movimiento ondulatorio es
la forma de la onda; sin embargo, desde el punto de vista físico, en una onda se
propaga algo más: energía.
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La intensidad I de una onda sonora que se propaga se
define como la cantidad de energía transportada por la onda, por unidad de área y por unidad de tiempo, a través de una superficie
perpendicular a la dirección de propagación.
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Una definición corta: La intensidad sonora es la
potencia media transportada por unidad
de área.
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La percepción de las ondas sonoras se hace con el oscilógrafo: para medir un sonido que es débil o fuerte, imperceptible, perceptible o doloroso cualidades que constituyen los elementos primarios que el animal es capaz de reconocer.
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Los sonidos débiles perceptibles por nuestro oído corresponden a un desplazamiento conjunto de las moléculas del aire en
contacto con nuestro tímpano y los sonidos más fuertes que nos
hacen tapar los oídos, representan un desplazamiento
de estas moléculas.
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La magnitud de un sonido se mide por la presión sonora.
Los físicos la llaman amplitud.
Los fisiólogos apenas se interesan por la vibración de las moléculas del aire,
pues, ante todo,
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les importa la sensación experimentada por el oído, sensación que según la ley
Fechner clásica de la psicología se mide por el logaritmo de la amplitud.
A esta unidad la llaman fon o decibelio.
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Leyes de la intensidad sonora:
1. Es directamente proporcional a la masa
2. Es directamente proporcional al cuadrado de la amplitud del movimiento ondulatorio.
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3. Es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de la fuente sonora.
4. Es directamente proporcional a la presión atmosférica, por el mismo motivo en el vacío el sonido no se propaga.
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NIVEL DE NIVEL DE INTENSIDAD DEL INTENSIDAD DEL SONIDOSONIDO
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A causa del gran intervalo de intensidad para las
cuales es sensible el oído, conviene más utilizar una escala logarítmica que
natural.
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El nivel de intensidad B de una onda sonora se define por la ecuación:
(Intensidad arbitraria de referencia)
0II
10LogB
216-
0 cmw
10I
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El corresponde, aproximadamente, al sonido mas débil que puede oírse.
Unidad:Al principio, se definió una escala en belios (Bells) de los niveles de intensidad por la relación:
0I
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Bells
Esta unidad resulta más bien grande, y por ello se ha generalizado el empleo del decibelio, décima parte del belio. La unidad recibe este nombre en honor de Alexander Graham Bell, inventor del teléfono.
0II
LogB
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Utilizando la relación: Decibelio: db
Si la intensidad de una onda sonora es
0II
10LogB
0I 0B
216
cmw
10
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Si la intensidad de una onda sonora es
Intensidad máxima que el oído puede tolerar.
24
cmw
10 120dbB
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Origen o descripción del ruidoNivel de intensid
adUmbral de sensación desagradable 120
Máquina cosedora 95
Tren rápido 90Una calle con bastante tráfico y actividad 70
Conversación ordinaria 65
Conversación en voz baja 20
Turbina de Jet 120
Automóvil en marcha moderada 50
Sitio selvático 10
Motocicleta 60
Zona de sordera 160
Umbral de la sensación sonora 0
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EJEMPLO 1EJEMPLO 1Calcular en decibelios la
intensidad (nivel de intensidad) de un sonido
en el que su intensidad es de
29
cmw
103
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EJEMPLO 2EJEMPLO 2
Dos sonidos tienen una intensidad de l0 y 500
Micro Watt/cm2. ¿Cuántos decibelios es más intensa
una que la otra?
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TONO DE UN TONO DE UN
SONIDOSONIDO
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El término tono se refiere a una cualidad de la sensación sonora que permite clasificar un sonido como alto o coo bajo. Igual que la intensidad del sonido es una magnitud subjetiva y no puede medirse con instrumentos.
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El tono esta relacionado con la magnitud objetiva
frecuencia, pero entre ambos no existe correspondencia
biunívoca.
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Para un sonido puro de intensidad constante, el
tono se eleva al aumentar la frecuencia; pero el tono de un sonido de frecuencia
constante se hace mas bajo cuando crece el nivel
de intensidad.
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I = Cte N Tono
N = Cte B Tono
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Se puede construir una sirena por medio de un
disco metálico, con perforaciones dispuestas en círculos. Habrá más
perforaciones en los círculos exteriores que en
los interiores.
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Si se gira el disco y se sopla a través de los orificios se
escucha un tono más agudo en los círculos
exteriores, donde hay más agujeros.
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Este experimento demuestra que el tono
esta determinado por la frecuencia de las
vibraciones y que es más alto o agudo, cuando la frecuencia es mayor.
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N = Frecuencia del sonido que se va a encontrar, que es el tono.
n = Número de perforaciones. = Una constante.w = La velocidad angular de la rueda al girar.
2πw
nN
2π
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Si observamos la ecuación anterior, la expresión es la frecuencia F propia de la sirena, luego la frecuencia N la cual va a determinar el tono, también se puede escribir: N=nF
2πw
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Aunque la frecuencia es el factor principal para
determinar el tono de un sonido, se debe tener cuidado de distinguir
adecuadamente esos dos términos.
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La frecuencia es una propiedad física de la onda sonora; no depende de la localización del oyente, de quien es éste o, incluso de
si existe o no.
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El tono, por otro lado es una característica
psicológica o sensorial; es lo que se oye. Si no se
tiene oído para los tonos, no se podrán diferenciar
entre sí, pero seguirá existiendo una diferencia
en las frecuencias.
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El oído de un niño es sensible a sonidos comprendidos dentro de la gama de
hasta
y a veces más altos.
sciclos
20s
ciclos102 4
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Con la edad, el límite superior puede decrecer a
o menos. A las frecuencias más altas, aunque se puede oír el sonido, se pierde la capacidad de distinguir diferencias de tono.
sCiclos
1015 3
![Page 36: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/36.jpg)
Por debajo de
el sonido produce un efecto, pero con más probabilidad se percibe la vibración, que se oye.
sCiclos
20
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Los sonidos por el límite superior de audibilidad
sonidos ultrasónicos también producen efectos.
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Sonidos muy intensos en la región ultrasónica, de
O
pueden provocar dolores de cabeza.
sCiclos
1025 3s
Ciclos103 4
![Page 39: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/39.jpg)
Los animales, en especial los de tamaño pequeño,
como ratones, murciélagos y perros, pueden oír
sonidos por encima del límite de audibilidad
humana.
![Page 40: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/40.jpg)
Los murciélagos, volando en la oscuridad, evitan
chocar con objetos enviando una serie de chillidos cortos de alta
frecuencia, al escuchar los ecos de estos chillidos en
los objetos próximos,
![Page 41: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/41.jpg)
los murciélagos pueden saber dónde están dichos objetos y dirigir su vuelo
para eludirlos.
![Page 42: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/42.jpg)
Debido a que los perros oyen sonidos ultrasónicos, hasta unos
algunas personas utilizan silbatos de alta frecuencia para llamarlos. El perro escucha el silbato, pero no las personas que lo rodean.
sCiclos
1035 3
![Page 43: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/43.jpg)
La frecuencia de la voz del hombre es de unos:
y la frecuencia de la voz de la mujer es de unos:
sCiclos
120
sCiclos
250
![Page 44: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/44.jpg)
ARMONICOSARMONICOS
Se llaman armónicos una serie de sonidos cuyas
frecuencias son proporcionales a la serie de los números enteros:
1,2,3,4,5,…n
![Page 45: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/45.jpg)
El más grave toma el nombre del sonido fundamental,
los otros se llaman armónicos del primero.
![Page 46: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/46.jpg)
Llamando N a la menor de las frecuencias de la serie
que se denomina fundamental o primer
armónico, las frecuencias de los otros armónicos
son: 2N, 3N, 4N, 5N, 6N, etc.
![Page 47: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/47.jpg)
EJEMPLO1EJEMPLO1
Una sirena tiene 40 orificios y gira a razón de 50
vueltas por segundo. ¿Cuál es el valor del tono del
sonido emitido por dicha sirena?
![Page 48: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/48.jpg)
EJEMPLO2EJEMPLO2
¿Cuántos orificios debe tener una sirena, para que
al girar a razón de 100 vueltas por segundo,
produzca un sonido cuya frecuencia sea de
1200 vib/s?
![Page 49: ad Del Sonido](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022081718/5571f1ef49795947648bd3fe/html5/thumbnails/49.jpg)
EJEMPLO3EJEMPLO3
Una sirena tiene 30 orificios y emite un sonido cuya
frecuencia es de 900 vib/s. Calcular el valor de la
frecuencia de la sirena.