Bloque 5. Ondas y Sonido Reducido

8/17/2019 Bloque 5. Ondas y Sonido Reducido

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BLOQUE CURRICULAR 4 Ondas y Sonido. _____________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________Física Superior MSc. Franklin Molina.

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MECANICAS

ELECTROMAGNETICAS

LONGITUDINALES

TRANSVERSALES

ELEMENTOS DE UNA ONDA

PERIODICAS

ONDAS

VELOCIDAD DEL SONIDOONDAS SONORAS

ELEMENTOS DEL SONIDO

SONIDO

MOVIMIENTO ONDULATORIO

INTENSIDAD TONO

POR EL MEDIO POR LA FORMA DEPROPAGACION

TIMBRE

EFECTO DOPPLER

ENERGIA DE UNA ONDA

ONDAS Y SONIDO

INDICADORES DE EVALUACION:

1. Identifica los dos tipos de ondas: mecánicas y electromagnéticas de acuerdo a los medios donde

se propagan.

2. Reconoce las ondas mecánicas y sus medios de propagación diferenciando entre ondas longitudinales

y transversales.

3. Analiza los elementos de una onda mecánica y solucione ejercicios de velocidad, frecuencia, longitud

de onda, en situaciones concretas usando las ecuaciones respectivas.

4. Identifica la onda mecánica sonora determinando sus elementos y cualidades, por medio de la

resonancia en un tubo abierto cerrado.

5. Explica algunos fenómenos sonoros y su efecto, diferenciando las frecuencias cuando las fuentes o

receptores se mueven.6. Reconoce la diferencia entre ondas mecánicas y electromagnéticas como resultado del análisis de

algunos fenómenos ondulatorios perceptibles con los sentidos.


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BLOQUE CURRICULAR 4 Ondas y Sonido.

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APRENDO

MOVIMIENTO ONDULATORIO.

La mayoría de la información acerca de lo que nos

rodea nos llega en alguna forma de ondas. Es através del movimiento ondulatorio que el sonidollega a nuestros oídos, la luz a nuestros ojos y lasseñales electromagnéticas a los radios, televisoresy celulares. A través del movimiento ondulatorio sepuede transferir energía de una fuente hacia unreceptor, sin transferir materia entre esos dospuntos.Para entender el movimiento el movimientoondulatorio se lo puede hacer a través de unacuerda horizontal estirada. Si sube y baja unextremo de la cuerda, a lo largo de ella viaja unaperturbación rítmica. Cada partícula de la cuerda se

mueve hacia arriba y hacia abajo; en tanto que almismo tiempo la perturbación recorre la longitud dela cuerda. El medio, que puede ser una cuerda ocualquier otra cosa, regresa a su estado inicialdespués de haber pasado la perturbación. Lo quese propaga es la perturbación y no el medio mismo.

ONDASUna onda es una perturbación que se propagadesde el punto en que se produjo hacia el medioque rodea ese punto, sin que exista transporte demateria. Mientras que una perturbación es unaalteración instantánea del equilibrio del sistema pormedio de un agente externo.

Las ondas se pueden clasificar en ondasmecánicas y ondas electromagnéticas.

ONDAS MECANICAS

Las ondas mecánicas necesitan de un mediomaterial para propagarse, así el sonido necesita delaire para ser transportado; cuando se deja caer unapiedra en un estanque tranquilo, las ondas viajaránhacia afuera a través del agua; recordando que lamateria no se transporta

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS.

Las ondas electromagnéticas no necesitan de unmedio material para transportarse, puedenpropagarse en el vacío, por ejemplo la luz, se

transporta en el espacio desde nuestro Sol hacia laTierra.

De acuerdo como las partículas vibran en unsistema se clasifican en:

ONDAS LONGITUDINALES.

Las ondas longitudinales se forman cuando laperturbación de la partícula vibra u oscila en la

misma dirección que la propagación de la onda.

ONDAS TRANSVERSALES.

Las ondas transversales se forman cuando laperturbación de la partícula oscila en formaperpendicular a la propagación de la onda.

Se puede usar el juguete (Slinky) para analizar losdos tipos de ondas, así:

a) Cuando el resorte de juguete (slinky) se estira yse oprime con rapidez, en su longitud, se produce

una onda longitudinal.b) Cuando el extremo del resorte se mueve de ladoa lado, se produce una onda transversal.

ONDAS PERIODOCAS.

Una onda es periódica cuando repite el mismopatrón una y otra vez, y cada una de las seccionesque lo repite transporta la energía que se usó paragenerarla, así tenemos por ejemplo, las ondasacuáticas periódicas producidas por cuando selanza repetidamente y en forma constante piedrassobre el agua; una onda periódica sobre una

cuerda cuando se toma uno de sus extremos ymoviéndolo hacia arriba y hacia abajo. Los sonidosmusicales son considerados como ondas sonorasperiódicas mientras que el ruido es aperiódico.

ELEMENTOS DE UNA ONDA

Continuamos analizando el movimiento del resorte,así tenemos que cuando este recibe unaperturbación por efecto de la mano y este sube ybaja se produce una oscilación por lo que se afirmaque completa un ciclo o vibración.

CRESTA. Son los puntos más altos de la onda.

VALLES. Son los puntos más bajos de la onda.


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CICLO. Una partícula del resorte completa un ciclocuando su estado de movimiento se repite, al cabode cierto tiempo, en velocidad y aceleración.

AMPLITUD. (A) Es el valor de la distancia desde lacresta o un valle hasta la posición de equilibrio uorigen de la onda.

LONGITUD DE ONDA (λ) Es la distancia entre doscrestas o valles consecutivos.

Para medir las longitudes de ondas se utiliza:

1 Amstrong = 1 Å = 1 x 10 - 10 m

1 Nanómetro= 1 nm = 1 x 10 – 9 m

PERIODO. ( T ). Es el tiempo necesario para quela onda recorra una longitud de onda.

FRECUENCIA (f) . Es el número de ciclos por

unidad de tiempo.f =

Unidad: [ f ] = [ ] = [ Hertz] = [ Hz ]

ECUACIÓN DE UNA ONDA

La ecuación del desplazamiento (x) de unapartícula en función del tiempo esta dado por:

X = ± Asen(ωt + ϕ)

Donde: A= amplitud de la onda. ω = velocidad angular . ω =

= 2 t = tiempoϕ = ángulo de fase

RAPIDEZ DE UNA ONDA

La rapidez de propagación de una onda es larapidez con la que se desplaza una cresta. En

condiciones normales la rapidez de la onda esconstante y está dada por:

v = ; v = [ m/s]

v = λ. f ; λ = v/fLa velocidad como una onda se propaga dependede la densidad y de la elasticidad del medio; ya que

cuando es mayor es la elasticidad del medio, mayores la fuerza de restitución de la onda cuando estees perturbado o cuando menos denso es el medio,menos resistencia tiene la onda para propagarse.

v = √ ; v = √ . La densidad lineal de una cuerda está dado por:

μ =mL

Por tanto la rapidez también está dado por:

v = √ ENERGIA TOTAL DE UNA ONDA PORUNIDAD DE LONGITUD DE LACUERDA.

La energía total de una onda en función de lalongitud de la cuerda donde se propaga la ondaestá dada por:

EL = 2 π2

f2

A2μ

EJERCICIOS RESUELTOS

1. Se lanza una piedra a la superficie de un lago,produciéndose ondas sobre el agua, cuyafrecuencia es 6 Hz con una amplitud de 3 cm yuna rapidez de 4 m/s. Encontrar: 1) La ecuaciónde la onda si ϕ = 0; 2) El período de la onda; 3)La longitud de la onda; 4) Graficar x vs t.Se sabe que:f = 6 HzA = 3 cm = 0,03m

v = 4 m/sX = ?1) Si : ω = 2


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Entonces: ω =2 6 ; ω = 37,7 rad/sAdemás: X = ± Asen(ωt + ϕ)

Por tanto: X = 0,03sen ( 37,7. t(s) ) m

2) El período de la onda es:

f = ; T= ; T= 6 ; T = 0,17 s3) La longitud de la onda es:

λ = v.T ; λ = 4 m/s . 0,17 s ; λ = 0,68 m

4) La grafica es:

2. Determinar el rango de frecuencia que percibe elojo humano si se sabe que la velocidad de la luzes 3 x 10 8 m/s y el rango de la longitud de ondadel espectro visibles es de 3,9 x 10 -7 m hasta7,7 x 10 -7 m.

Se sabe que:v = 3 x 10 8 m/sλ1 = 3,9 x 10 -7 mλ2 = 7,7 x 10 -7 mf r = ?

f = f 1 =

/ , ; f 1 = 769 Hz

f 2 = /

7,7 ; f 2 = 389 HzRango: [ 389 ; 769 ] Hz

3. Una cuerda de 50 cm de longitud tiene una masade 125 mg. La cuerda está atada al techo poruno sus extremos y del otro cuelga una piñatade 0,50kg de masa. Un joven estudiante defísica golpea la piñata lateralmente con un palo;como resultado de esto, un pulso transversalviaja hacia arriba por la cuerda en dirección deltecho. Determinar:

1) La densidad lineal de la cuerda. 2) Larapidez de propagación de la onda sobre lacuerda. 3) La frecuencia de vibración de laonda, si tiene una amplitud de 1 cm y una

longitud de onda de 2cm. 4) La energía total dela onda por unidad de longitud de la cuerda.Sabemos que:mc = 125 mg = 1,25 x 10 -4 kg

Lc = 50 cm = 0,50 mmp = 0,50 kgA = 1 cm = 0,01mλ = 2 cm = 0,02mμ = ? v =?

1)La densidad lineal de la cuerda está dada por:

μ=mL ;μ=,5

,5 m ; μ=2,48x10 -4 kg/m2) La tensión de la cuerda es igual al peso de lapiñata; por lo tanto:

T = P = mp.g = 0,50 kg. 9,8 m/s2 = 4,9 N

La rapidez de la onda está dado por:

v=√ ;v=√ , ,8 /;v=140,6m/s3) f =

; f = ,6 /, ; f = 7 030 Hz4)

EL = 2 π2 f 2 A2 μ EL = 2 π2 (7 030Hz) 2 (0,01m)2 (2,48 x 10 -4 Kg/m)

EL = 24,19 J APLICO LO APRENDIDO1. Determinar la longitud de onda de una onda cuya

rapidez es de 75 m/s y período de 5x10 -3s

2. Calcular la frecuencia de una onda cuya rapidezes de 120 m/s y de longitud de onda igual a 30cm.

3. La rapidez del sonido en el aire a temperaturaambiente es de 340 m/s. Determinar: a) La

frecuencia de una onda sonora con una longitudde onda de 1 m en el aire. b) La frecuencia deuna onda de radio con la misma longitud deonda ( Las ondas de radio son ondaselectromagnéticas que avanzan a 3 x 108 m/s en el aire o en el vacío)

4. Un pescador observa una boya que se muevehacia arriba y hacia abajo en el agua por lasperturbaciones de las ondas que se formancuando una lancha pasa por ahí. Esas ondas sepropagan a 2,5 m/s y tienen una longitud deonda de 7,5 m. ¿Cuál es la frecuencia con la que

sube y baja la boya?

5. Una cuerda de 300g de masa y de 4m delongitud se somete a una tensión de 40 N.


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Calcular: a) La densidad lineal de la cuerda,b) La velocidad de propagación de las ondas,c) La energía total de la onda por unidad delongitud de la cuerda, si la cuerda vibra con unaamplitud de 1,2 cm y una longitud de onda de2,5 cm

6. Escriba una ecuación para una onda sinusoidal

y grafíquela si tiene 0,13m de amplitud, 0,3 mde longitud de onda y 6,20 m/s de rapidez deonda, que avanza en la dirección x.

PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN

Hasta el momento se analizado el movimiento deuna sola onda en una misma región del espacio.Ahora analizaremos que sucede cuando dos o másondas se propagan simultáneamente a través delmismo medio. Al considerar ondas transversalesen una cuerda vibrante, la velocidad de la onda

está determinada por la tensión de la cuerda y desu densidad lineal y no de la fuente que la produce.

El principio de superposición se da cuando:

Dos o más ondas existen simultáneamente en elmismo medio y el desplazamiento resultante encualquier punto y tiempo es la suma algebraica delos desplazamientos de cada onda

Cuando las ondas se propagan del mismo lado dela fuente, la superposición da como resultado unaonda de amplitud mayor, es decir estas ondas

interfieren constructivamente. La interferenciadestructiva ocurre cuando la amplitud resultante esmenor.

Cuando las ondas se propagan de lados opuestosde un medio, la superposición se da al momentoque pasan justamente una a través de la otra sinafectarse mutuamente, y una vez que se hanseparado, sus formas y sus alturas son las mismasque antes de la superposición. El principio de lasuperposición hace posible que distingamos dosvoces que hablan en el mismo cuarto al mismotiempo; las ondas sonoras pasan una a través de laotra sin afectarse.

ONDAS ESTACIONARIAS.

Las ondas estacionarias se presentan cuando unaonda se refleja en una zona límite y la ondareflejada interfiere con la onda incidente, de modoque la onda parece permanecer estacionaria.

Consideremos una onda generada por una

perturbación sobre una cuerda, que provienedesde la derecha, y se topa con un límite en el lugardonde la cuerda se sujeta, se observa que el pulsoincidente al golpear a este último ejerce una fuerzavertical hacia arriba, la fuerza de reacción queejerce el soporte tira verticalmente hacia debajo dela cuerda, originándose un pulso reflejado. Tanto eldesplazamiento como la velocidad se invierten enel pulso reflejado. Es decir, un pulso que incidecomo una cresta se refleja como un vallepropagándose con la misma velocidad en ladirección opuesta, y viceversa.

En la onda estacionaria, ciertos puntos de la cuerdano se mueven y se llaman nodos y los puntos enlos que la interferencia constructiva es máxima, sedenominan antinodos.

Los nodos y antinodos consecutivos estánseparados por media longitud de onda de la onda

resultante.

FRECUANCIAS EN UNA CUERDAVIBRANTE.

Ahora se consideramos las ondas estacionariasposibles que se pueden producir en una cuerda delongitud l con sus extremos fijos.


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Cuando se pone la cuerda en vibración los trenesde ondas incidentes y reflejados viajan endirecciones opuestas con la misma longitud deonda.

La onda estacionaria más simple posible ocurrecuando la longitud de las ondas incidente y

reflejada es igual al duplo de la longitud de lacuerda.

La onda estacionaria se da cuando existe un únicovientre con puntos nodales en cada extremo, a esepatrón de vibración se le conoce como el modofundamental de oscilación. Los modos superioresde oscilación se da, cuando las longitudes de ondason cada vez más cortos.

Así tenemos:

λ1 = 2l = λ2 = l = λ3 = (2/3)l =

λ4 = l/2 =

λn =

; n = 1,2,3,4, ….

Las frecuencias correspondientes se calcula con:

f =

Quedando en forma general:

f n = ; f n =n ; n = 1,2,3,4,… donde v es la rapidez de propagación de las ondastransversales. Esta rapidez es la misma para todaslas longitudes de onda ya que sólo dependen de lascaracterísticas del medio vibratorio.Las frecuencias a las que ocurren las ondasestacionarias se denominan frecuencias naturaleso resonantes, y dependen de la masa, elasticidad,geometría del medio. En función de la tensión de lacuerda F y de la densidad lineal μ, las frecuenciasse pueden determinar con:

f n = √ ; n = 1,2,3,4, …

La frecuencia más baja posible ( v / 2l) se llamafrecuencia fundamental f 1. Las otras son múltiplosenteros de la fundamental y se las conoce comosobretonos, así:

f n = n. f 1 ; n = 1,2,3,4, …

La serie completa que consta de la fundamental ysobretonos, se conoce como serie armónica. Lafundamental es la primera armónica, el primersobretono ( f 2 = 2. f 1 ) es la segunda armónica, elsegundo sobretono ( f 3 = 2. f 2 ), es la terceraarmónica, y así sucesivamente.

EJERCICIO RESUELTO

1. Una cuerda de acero para piano de 60 cm delongitud tiene una masa de 6 g y está sometida auna tensión de 420 N. Determinar las frecuenciasde su modo fundamental de vibración y de sus dossobretonos.

Se sabe que:

l = 60 cm = 0,6 mm = 6 g = 6 x 10 -3 kgT = 420 Nf 1 = ?

f 2 = ?f 3 = ?

Determinamos μ con:

μ = ; μ = ,6 ,6 ; μ = 0,01 Kg/m

La frecuencia fundamental se obtiene cuando n=1

f n = √ ; f 1 = (,6) √ , / ;

f 1 = 170,78 Hz

El primer sobretono o segundo armónico es:

f 2 = 2. f 1 ; f 2 = 2( 170,78) ; f 2 = 341,56 Hz

El segundo sobretono o tercer armónico es:

f 3 = 3. f 1 ; f 3 = 3(170,78); f 3 = 512,34 Hz

APLICO LO APRFENDIDO

1. La longitud de una cuerda de un guitarrón es de

170 cm, al hacerle vibrar con una frecuencia de700 Hz aparecen 5 nodos incluyendo los dosextremos. Determinar la velocidad de la ondaproducida.


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2. Dos cuerdas de un violín de igual longitud ymaterial se ajustan a una misma Tensión.Determinar la relación entre sus frecuenciasfundamentales si el uno tiene el doble dediámetro que el otro.

3. Calcular la frecuencia fundamental de unacuerda de guitarra, si dos frecuencias naturalessucesivas de esta son 600 Hz y 820 Hz.

EL SONIDO.

El sonido es una onda mecánica longitudinal quese propaga a través de un medio elástico. La ondapropaga energía, no materia.

El sonido se produce cuando uncuerpo vibra muy rápidamente,

así la vibración del elásticoproduce sonido.

También podemos afirmar que el sonido es lapercepción que nuestro cerebro (C) tiene de lasvibraciones mecánicas que producen los cuerpos(A) y que llegan a nuestro oído a través de un medio(B).

El sonido se transmite a través de medios elásticos, sólidos, líquidos o gaseosos pero nunca a travésdel vacío.

El sonido se produce cuando un cuerpo vibra conuna frecuencia comprendida entre 20 y 20000 Hz yexiste un medio material en el que puedapropagarse, el sonido se propaga en el aire a unavelocidad de 340 m/s a temperatura normal(aproximadamente a 20º).

LAS ONDAS SONORAS

Las ondas sonoras son ondas longitudinales, en laque las partículas que oscilan no se muevenperpendicularmente a la línea recta en que sepropaga el movimiento, sino que las partículas sedesplazan paralelamente a la dirección depropagación de la onda.

Estos desplazamientos longitudinales hacen queunas partículas se junten a otras, es decir lamateria se comprime, y la materia se enrarececuando las partículas se separan.

VELOCIDAD DEL SONIDO

La velocidad del sonido puede medirsedirectamente al observar el tiempo requerido porlas ondas para moverse a través de una distanciaconocida. En el aire a 0 °C, el sonido viaja a una

velocidad de 331 m/s.

La velocidad con la que se propaga el sonido variade un medio a otro, debido a las diferencias queexisten entre los factores de elasticidad, densidady temperatura.

La velocidad del sonido es diferente en función delmedio en el que se propaga. Así:

Medio Temperatura(0)

Velocidaddel sonido

Aire 15 340

Agua 15 1450Hielo 20 5130

La velocidad de la onda depende de la elasticidaddel medio y de la inercia de sus partículas. Losmateriales más elásticos permiten mayor velocidadde la onda, mientras que los materiales con mayordensidad retardan el movimiento de la onda.Para ondas sonoras longitudinales, en un alambreo barra, la velocidad del sonido se calcula con:

v =

√ Donde: v = velocidad del sonidoY = Módulo de Youngd = densidad del sólido.

En los sólidos extendidos, la velocidad de la ondalongitudinal, en función del módulo de corte S, elmódulo volumétrico B y la densidad del medio d, lavelocidad de la onda se calcula con:

v = √ +

En los fluidos, la velocidad se determina con:


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v = √ Donde: B es el módulo volumétrico para el fluido yd su densidad.

En los gases, la velocidad de propagación delsonido se determina con:

B = . PDonde: es la constante adiabática ( = 1 , 4 parael aire y gases diatómicos) y P es la presión del gas,así:

v = √ .P En los gases ideales la velocidad del sonido se

determina con:

v = √ .RT Donde: R = constante universal de los gases

T = temperatura absoluta del gasM = masa molecular del gas

La velocidad del sonido en el aires se incrementaaproximadamente en 0,6 m/s por cada gradoCelsius que se eleva la temperatura.

Así: v = 331 m/s + (,6 /

° ) T

Donde T = temperatura Celsius del aire.EJERCICIOS RESUELTOS:

1) Calcular la velocidad del sonido en una barra dealuminio.

Se conoce que:

Y Al = 68 900 MPa = 6,8 x 10 10 N/m2 d Al = 2 700 kg/m3

Por tanto:

v = √ ; v = √ 6,8 / 7 / ; v = 5 050 m/sSe determina que la velocidad esaproximadamente 15 veces la velocidad del sonidoen el aire.

2) Determinar la velocidad del sonido en el aire enun día en que la temperatura es 27 °C. La masamolecular del aire es 29 y la constante adiabáticaes 1,4

Se conoce que:

= 1,4

R = 8,31 J/mol.KT = 27°CM = 29 x 10 – 3 kg/molSe sabe que:

TK = °C + 273TK = 27 + 273

TK = 300 °K

v = √ .RT ; v = (,)(8, .)(°) / v= 347 m/s

3) Calcular la velocidad del sonido en el aire a latemperatura de 22 °C

Se conoce que:T = 22 °C

v = 331 m/s + ( ,6 / ° ) Tv = 331 m/s + (

,6 / ° ) 22°Cv = 344,2 m/s

4) Calcular la longitud de onda del tono emitido a27° que produce un diapasón que vibra en el aire a280 Hz.Se sabe que:

T = 27°

f = 280 Hzλ = ?

Determinamos la velocidad del sonido a 27° con:

v = 331 m/s + (,6 / ° ) T

v = 331 m/s + (,6 / ° ) 27°C

v = 347,2 m/s

Ahora determinamos la longitud de onda del tonocon:

f = ; λ = ; λ = 7, /8 ; λ = 1,24 m APLICO LO APRENDIDO

1) Se calcula que la velocidad de las ondaslongitudinales en cierta barra metálica de densidad7 850 kg/m3 es de 3 380 m/s. Determinar: a) Elmódulo de Young, b) Si la frecuencia de las ondases de 312 Hz, calcular la longitud de la onda.

2) Determinar la relación entre las velocidades delsonido del hidrógeno ( = 1,4) y del helio ( = 1,66)a 0°C. Si las masas moleculares del hidrógeno esde MH = 20 y del Helio MHe = 4.


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3) Calcular la velocidad aproximada del sonido enel aire de la Sierra ( 17 °C) y en la Costa ( 32 °C) yencontrar su diferencia.

ELEMENTOS DEL SONIDO

Las características o propiedades que posee elsonido y que lo permite distinguir unos sonidos deotros reciben el nombre de Intensidad, tono o alturay timbre.

INTENSIDAD.

La intensidad de sonido es la potencia transferidapor una onda sonora a través de la unidad de áreanormal a la dirección de propagación.

La intensidad de sonido también está dado por:

I= 2 π2 f 2 A2 d v

Donde: f = frecuencia de la onda sonoraA= amplitud de la onda sonorad = densidad del medioV = velocidad del sonido en el medio d

La unidad de la intensidad del sonido en el SI es:

[ I ] = [ ]

El nivel de intensidad o volumen sonoro estádado por una escala sonora, que corresponde

aproximadamente a la sensación de sonoridad. Elcero en esta escala se toma en la intensidad de unaonda sonora Io = 1 x 10-12 W/m2 que corresponde alsonido audible más débil llamado también umbralde audición.El umbral de dolor representa la intensidad máximaque el oído puede soportar sin tener dolor ycorresponde a 1 W/m2.

El nivel de intensidad B del sonido de intensidad Iestá dada por:

Β = 10 log

La unidad de medida es el decibel ( dB )

La intensidad de sonido sobre el oído humano semanifiesta como volumen.

Los niveles de intensidad del algunos sonidoscomunes son:

Nivel deIntensidad (dB)

Intensidad(W/m2)

Situación a la quecorresponde

1140 102 Umbral del dolor

130 10 Avión despegando

120 1 Motor de avión enmarcha

110 10-1 Concierto, discoteca

100 10-2 Perforadora de

percusión

90 10-3 Tren en un túnel,

metro

80 10-4 Tráfico intenso

70 10-5 Aspiradora

50–

60 10-7

- 10-6

Aglomeración de gente

40 10-8 Conversación, oficina

tranquila

30 10-9 Casa tranquila

20 10-10 Biblioteca

10 10-11 Susurro, respiración

0 10-12 Umbral de audición

TONO O ALTURA

El tono es la sensación auditiva o

atributo psicológico de los sonidos que loscaracteriza como más agudos o más graves, enfunción de la frecuencia, así mientras mayor es lafrecuencia más agudo es el sonido y cuando lafrecuencia es baja el sonido es grave.

TIMBRE

El timbre es aquello que nos hace distinguir elsonido de los diferentes instrumentos, aunqueestos sonidos tengan la misma duración,intensidad y tono.Decimos “timbre de trompeta”, “timbre de violín”,

que se diferencian por la calidad del sonido queposeen.

Al realizar la comparación entre los tres elementosse tiene:

Cualidad Propiedad físicarelacionada

Rango

Intensidad Amplitud de la onda Fuerte a débil

Tono Frecuencia de la onda Agudo a grave

Timbre Forma de la ondaFuente emisora

del sonido

TUBOS SONOROS

Reciben el nombre de tubos sonoros aquellos

tubos que contienen una columna de aire en suinterior la cual tiene la capacidad de producir sonidoal ser estimulada. En los tubos sonoros el cuerpocapaz de producir sonido no es el propio tubo sino

http://es.wikipedia.org/wiki/Auditivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Auditivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Psicol%C3%B3gicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sonidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sonidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sonidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Psicol%C3%B3gicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Auditiva


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la columna que este contiene en su interior. El tubopor el contrario tiene la función de darle la forma ala columna sin embargo no influye para nada en lasonoridad que esta produce. Existen dos tipos detubos sonoros, los cerrados y los abiertos. Loscerrados son los que solo tienen una abertura, losabiertos poseen dos.El funcionamiento de las columnas de aire es muysimilar al funcionamiento de una cuerda de guitarra.Hay sitios en donde la vibración es nula y hay sitiosen donde la vibración llega a su máxima amplitud.Cuando esta es nula es porque en esas zonas lascolumnas tienen nodos y cuando es máxima esporque en esa zona las columnas poseen vientres.Las distancias entre los nodos y los vientres varíansegún la fuerza de la vibración. Esta vibración eslongitudinal por lo que los nodos pasan a ser puntosde condensación y los vientres de refracción odilatación. Los extremos de los tubos también

actúan en la vibración del aire.

La vibración de las columnas se puede presentar através de toda su longitud o divida en segmentosiguales (medios, tercios, cuartos, etc.).Inmediatamente la columna sea estimulada seobtiene un sonido principal más conocido comosonido fundamental. Los que siguen después deeste se conocen como armónicos.

TUBOS ABIERTOSEn un tubo abierto el aire vibra a su máxima

amplitud en sus puntas, a continuación lostres nodos de vibración en los tubos:La velocidad del sonido en el aire es v.

TUBOS CERRADOS

En el tubo cerrado se origina en el extremo dondeentra el aire y un nodo en el extremo cerrado quepuede emitir con la frecuencia del sonido acontinuación lo observaremos:

Ondas estacionarias en tubos abiertos o cerrados

La frecuencia del sonido en un tubo esdirectamente proporcional a la velocidad v delsonido en el gas que contiene el tubo.

1. La frecuencia del sonido en un tubo esinversamente proporcional a la longitud L deltubo En un tubo abierto se puede producir elsonido que corresponde a la frecuenciafundamental (f 1 = v/2L) y sus armónicos:

f n = n f 1, con n = 1, 2, 3, 4, …

2. En un tubo cerrado se puede producir elsonido que corresponde a la frecuenciafundamental (f 1 = v/4L) y los armónicos impares: f 2n-1 = (2n-1) f 1, con n = 1, 2, 3, 4,…

3. En dos tubos idénticos y con el mismo gas, unoabierto y otro cerrado, el abierto produce un sonidocuya frecuencia (fundamental) es el doble que ladel cerrado: f 1a = 2f 1c.EJERCICIOS RESUELTOS

1. Calcular la frecuencia fundamental y los primerosdos sobretonos para un tubo cerrado de 14 cm, sila temperatura del aire es de 32 °C

Se sabe que:l = 14 cm = 0,14 mT = 32 °Cf 1 = ?f 2 = ?f 3 = ?

Determinamos va velocidad del sonido a 32 °C:

v = 331 m/s + (,6 / ° ) T

v = 331 m/s + (,6 / ° ) 32°C

v = 350,2 m/s

Determinamos la frecuencia fundamental:

http://carolina2010.files.wordpress.com/2010/08/resonancia_tubos_cerrados_por_un_extremo3.gifhttp://carolina2010.files.wordpress.com/2010/08/image044.gif


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f 1 = ; f 1 = 5,/ (,) ; f 1 = 625,36 Hz

Ahora los dos sobretonos están dados por:

Primer sobretono:

f 2 = 3f 1 ; f 2 = 3(625,36) ; f 2 = 1 879,08 HzSegundo sobretono:f 3 = 5f 1 ; f 3 = 5(625,36) ; f 2 = 3 126,80 Hz

2) Determinar la longitud de un tubo abierto quetendrá una frecuencia de 1300 Hz como su primersobretono, si la velocidad del sonido se consideracomo 340 m/s

Sabemos que:

f 2 = 1 300 Hz

v = 330 m/sl = ?

Se conoce que f 1 = y que f 2 = 2 f 1 así:

f 2 = 2 ; f 2 = ; por tanto l =

l = / ; l = 0,254 m

3) El tubo de un órgano resuena con una frecuencia

de 220 Hz cuando la temperatura es de 17° C.Determinar la frecuencia de resonancia cuando latemperatura sea de 25°C.

Se sabe que:f 1 = 220 HzT1 = 17 °Cf 2 = ?T2 = 25 °C

La longitud de onda de resonancia debe tener elmismo valor para las dos temperaturas, ya que ésta

depende solo de la longitud del tubo, además losnodos y antinodos se distribuyen apropiadamentedentro del tubo, por lo que se tiene:

λ1 = ; λ2 =

como λ1 = λ2 entonces: =

entonces: f 2 = f 1 ; f 2 = (220 Hz)

Las velocidades del sonido a las temperaturas

dadas se determinan con:

v = 331 m/s + (,6 / ° ) T

v1 = 331 m/s + (,6 / ° ) 17°C

v1 = 341,2 m/s

v2 = 331 m/s + ( ,6 / ° ) 25°Cv2 = 346 m/s

Por tanto la frecuencia es:

f 2 = (220 Hz)6 /, / ; f 2 = 223,09 Hz

f 2 = 0,223 kHz

APLICO LO APRENDIDO

1. Se tiene un tubo cerrado y uno abierto, cada unocon una longitud de 4m. Calcular la longitud deonda del cuarto sobretono para cada tubo.

2. Calcular la longitud de un tubo cerrado en unextremo y las frecuencias de los dos primerossobretonos, si tiene una frecuencia de 1 100 Hz.

3. Un diapasón vibra en el aire a 300Hz. Calcular lafrecuencia de la onda del tono emitida a 28°C.

4. El segundo sobretono de las ondas estacionariasde un tubo abierto en los dos extremos es de 512Hz. Determinar la longitud del tubo.

EFECTO DOPPLER

El efecto Doppler, llamado así por ChristianAndreas Doppler, y consiste en la variación de la

longitud de onda de cualquier tipo de onda emitidao recibida por un objeto en movimiento.

Si te sitúas en una carretera y escuchas la bocinade un auto que se acerca hacia ti, notarás uncambio abrupto de frecuencia cuando el auto cruzafrente a ti.Al acercarse, la bocina suena más aguda (mayorfrecuencia) de lo que sería de estar el auto enreposo. Al alejarse se produce el efecto contrario:La frecuencia disminuye. Esto es el efecto Doppler.


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La velocidad de una onda sonora no depende de lavelocidad de la fuente o del observador sino solodel medio en el que se propaga.

Si se analiza el fenómeno de:

Una fuente sonora que se acerca a un oyente

durante un tiempo igual al periodo T se tiene:

f o = .−

Si la fuente se aleja del oyente se obtiene que:

f o = . +

Donde: f o = frecuencia que percibe el oyentef f = frecuencia que genera la fuentev s = velocidad del sonidov f = velocidad de la fuentev o = velocidad de un observador

Si el observador esta en movimiento y se mueveen la misma dirección de la onda se tiene:

f o = ( 1 ) f fSi un observador que se mueve en direcciónopuesta a la onda se tiene:

f o = ( 1 ) f fSi el observador y la fuente están enmovimiento se tiene:

Cuando los dos se mueven en sentido contrario ala dirección de propagación de la onda:

f o = ( ) f f Cuando los dos se mueven en la misma direcciónen que la onda se propaga:

f o = ( ) f f

Para determinar la longitud de onda del sonidoproducido por la fuente que se aproxima a unobservador en reposo se tiene:

= − EJERCICIOS RESUELTOS

1. Una sirena de un auto de bomberos, emite unsonido con frecuencia de 440 Hz, una personacamina hacia la fuente (la sirena, fija) convelocidad de 20 m/s. Determinar: La frecuencia delsonido que recibe el receptor.

Analicemos los datos que tenemos:

fo = x (desconocida): frecuencia que percibe el

observadorff = 440 Hz: frecuencia real que emite la fuentevs = 343 m/s: velocidad del sonidovo = 20 m/s: velocidad del observador (con signo+ ya que se acerca a la fuente)vf = 0: velocidad de la fuente (fuente en reposo)

Como la fuente (radio) se encuentra en reposo setiene:

f o = (

1

) f f

Al remplazar los datos se tiene:

f o = ( 1 20 /343 / ) 440 Hzf 0 = 465,66 Hz

Nótese que la velocidad de la fuente (la radio) es 0(cero) pues se haya en un lugar fijo, no tienemovimiento.

Respuesta:

El receptor (la persona) percibe el sonido con unafrecuencia de 465,66 Hz.


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2. La sirena de del auto de bomberos emite unsonido cuya frecuencia es 200 Hz. El auto viaja a80 m/s (alejándose del receptor). El receptor (lapersona) se aleja del auto a una velocidad de 5 m/s(con signo – pues se aleja de la fuente).Determinar: La frecuencia del sonido que recibe el

receptor.Se tiene:

f f = 200 Hz

Vf = 80 m/s

Vo = 5 m/s

Vs = 343 m/s

Hacemos lo mismo del ejemplo anterior, usamos lafórmula y ponemos los valores:

f o = ( − + ) f f f o = ( −5 + 8 ) 200 Hz f o = 159,81 HzRespuesta:

El receptor (la persona) percibe el sonido con unafrecuencia de 159,81 Hz.

3. Una ambulancia viaja al este por una carreteracon velocidad 33,5 m/s; su sirena emite sonido conuna frecuencia de 400 Hz. Qué frecuencia escuchauna persona en un auto que viaja al oeste convelocidad 24,6 m/s. Cuando:a) El auto se acerca a la ambulanciab) El auto se aleja de la ambulancia

vf =33,5 m/sf f = 400 Hzf 0 = ?vo = 24,6 m/sCuando el auto se acerca a la ambulancia se tiene:

f o = ( + − ) f f f o = ( + ,6 − ,5 ) 400 Hz f o = 475,08 HzCuando el auto se aleja de la ambulancia se tiene:

f o =

(−

+ ) f f

f o = ( − ,6 + ,5 ) 400 Hz

f o = 338,27 Hz

4. Un tren pasa frente a una estación con unavelocidad de 41 m/s. El silbato del tren tiene unafrecuencia de 320Hz. Determinar:a) El cambio en la frecuencia que una persona

siente cuando el tren pasa por la estación.b) La longitud de onda detectada por una personaen la estación cuando el tren se acerca.

vf = 41 m/sf f = 320 Hzvo = 0 m/s Δf = ?λ = ?Cuando el tren se acerca a la estación se tiene:

f o = ( − ) f f f o = ( − ) 320 Hz f o ac = 363,44 HzCuando el tren se aleja de la estación se tiene:

f o = ( + ) f f f o =

(

+ ) 320 Hz

f o al = 285,83 Hz

Δf = f o ac - f o al

Δf = 363,44 Hz – 285,83 Hz

Δf = 77,71 HzLa longitud de onda del sonido acercándose a laestación es:

= −

= – = 0,94

APLICO LO APRENDIDO

1) Un motociclista pasa frente a una casa dondehay una fiesta, la frecuencia de la música queescuchan es de 770 Hz, si el motociclista se mueve

a 67 m/s ¿Cuándo será mayor la frecuencia?,¿Cuándo será menor? Compruébalo utilizando lasecuaciones de efecto Doppler .


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2) Calcular la frecuencia que recibe un espectadorcuando un automóvil se acerca a una velocidad de50 m/s. El motor emite una frecuencia de 220 Hz yla temperatura ambiente es de 30 °C

3) Al estar parado en un crucero un estudiante defísica escucha una frecuencia de 660Hz

proveniente de la sirena de un carro de policía quese acerca. Después de que este vehículo pasa lafrecuencia observada de la sirena es de 580 Hz.Determine la rapidez del carro de acuerdo a estasobservaciones.

4) En una fábrica el silbato que anuncia el mediodíasuena con una frecuencia de 550HZ. Cuando unautomóvil que circula a 90 km/h se aproxima a lafábrica, el conductor oye el silbato a una frecuenciaf i. Después de haber pasado frente a la fábrica, elconductor lo escucha a una frecuencia de f f .Determinar el cambio de frecuencia f f – f i que

escucha el conductor.

5) Una fuente y un observador viajan cada uno conuna rapidez igual a la del sonido multiplicada por elfactor 0,5. La fuente emite ondas sonoras a 1 kHz.Determinar la frecuencia observada si:a) La fuente y el observador se muevenaproximadamente entre sí.b) La fuente y el observador se mueven alejándoseuno del otro.c) La fuente y el observador se mueven en lamisma dirección.

APLICACIONES EN LA VIDA COTIDIANA

1. TRANSFORMACIÓN DEL SONIDO ENELECTRICIDAD.

AltavocesSi movemos el cable o bobina dentro de un campomagnético (como el que genera un imán), en esecable se inducirá una corriente eléctrica. Esto es loque sucede con los micrófonos. La voz producevibraciones que viajan por el aire. Esas ondassonoras son capaces de mover diferentesmembranas naturales, como la del tímpano, y otrasartificiales, como el diafragma de unmicrófono. Este diafragma está conectado a un

cable muy fino (bobina) que a su vez se enrolla alredor de un imán. Las vibraciones que producen lossonidos en la membrana desplazan la bobinadentro del campo magnético y estos movimientos

generan en ella una corriente eléctrica por elprincipio del electromagnetismo. Este sistema escapaz de “traducir” o transformar la energíamecánica de las ondas sonoras en electricidad.

Al vibrar la membrana, mueve el aire que tienesituado frente a ella, generando así variaciones de

presión en el mismo, o lo que es lo mismo, ondassonoras.

A la salida del micrófono tenemos un cable condos conductores, que conduce corrienteseléctricas de muy baja intensidad. Los sonidosconvertidos en electricidad entran en la consola.En ella podemos subir el volumen, que seconsigue aumentando la amplitud de esas ondaseléctricas. O podemos ecualizarlas, efecto que selogra variando la frecuencia de las mismas ondas

Audífonos

Primero captan la señal sonora, sea la voz humana,música, etc. Esa señal sonora (acústica) debe serconvertida en señal eléctrica para ser procesada,amplificada y finalmente reconvertida en señalacústica para llevarla al oído.

2. FUNCIONAMIENTO DEL OÍDO HUMANO

Los sonidos penetran en el oído a través de la orejay chocan con la membrana timpánica haciéndolavibrar. Esta vibración es recibida por los treshuesecillos articulados en cadena y controladospor dos pequeños, pero poderosos músculos. El

final de la cadena lo constituye el estribo que estáalojado en un nicho llamado “ventana oval” que esel lugar por donde entra el sonido a la cóclea ocaracol. Los movimientos del estribo producendesplazamientos del líquido en el oído interno queestimulan las terminaciones nerviosas o célulasciliadas del órgano de Corti (lugar donde realmentecomienza el proceso auditivo). Las célulasnerviosas estimuladas, envían la señal por el nervioauditivo hasta los centros del cerebro donde elestímulo eléctrico es procesado. Así pues, nooímos sólo con nuestros oídos, sino también connuestros cerebros.

3. SONAR


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El sonar (Sound Navegation and Ranging) es uninstrumento que se utiliza para la localización deobjetos. Consiste, básicamente, en un emisor y unreceptor. El emisor “emite” una señal y el receptor

la capta una vez que ha sido reflejada por algúnobjeto. Se registra el tiempo de viaje de la onda (iday vuelta) y, conociendo la velocidad de propagaciónde la misma, se puede calcular la distancia entre lafuente emisora y el objeto.

El sonar utiliza generalmente ondas ultrasónicaspara ubicar submarinos, cardúmenes, barcoshundidos, para estudiar grietas, etc. La razón de laelección de esta frecuencia de onda sonora sedebe a que la onda ultrasónica puede viajar amayor distancia en un medio acuoso.

No se podrían utilizar ondas electromagnéticas(luz, radio, etc.) como ondas emisoras, porque elagua actúa como filtro para ellas y no deja que sepropaguen a gran distancia

4. RADAR

Existe otro instrumento análogo al sonar que sedenomina RADAR (Radio Aircraf Detecting AndRanging), que utiliza ondas electromagnéticas (deradio) para localizar objetos tales como aviones,barcos, proyectiles, etc. La utilización de este tipode ondas es posible, en estos casos, pues el aire

es un medio propicio para que se propaguen agrandes distancias.

5. VUELO DEL MURCIELAGO

Al volar, el murciélago emite una serie de gritossumamente agudos, tan agudos que nuestro oídono puede percibirlos. Si en su camino esos gritosagudos tropiezan con algún objeto u obstáculo, losultrasonidos rebotan y regresan hacia atrás,llegando hasta el oído del murciélago. Todo ellotiene lugar en el transcurso de simplemente una

fracción de segundo.El murciélago oye, intuye, calcula einmediatamente efectúa un viraje evitando elobstáculo.Mucho tiempo antes que el hombre, este mamíferoalado aprendió a utilizar el mismo principio sobre elque se basa el funcionamiento del radar.El murciélago consigue establecer incluso si elobjeto con el que han tropezado los ultrasonidos esun obstáculo o bien un insecto, regulando su vuelopara acercarse o alejarse según los casos. Lo cualresulta de todo punto asombroso.

6. ULTRASONIDO EN MEDICINA

Los ultrasonidos sonondas sonoras de altafrecuencia, que producenuna vibración mecánicasobre los tejidos en formade micro traumatismos.Este sistema es efectivopara elevar latemperatura y poderaprovechar los efectostérmicos.Los beneficios delultrasonido son: producirefectos analgésicos y

antiinflamatorios, aliviar el dolor, mejorar lanutrición y oxigenación de los tejidos, mejorar lavascularización sanguínea, favorecer la rotura detabiques de fibrosis y la liberación de nóduloscelulíticos.

7. EL SONIDO APLICADO A LA MECÁNICA

El método de Ultrasonido se basa en la generación,propagación y detección de ondas elásticas(sonido) a través de los materiales. En la figura deabajo, se muestra un sensor o transductoracústicamente acoplado en la superficie de unmaterial. Este sensor, contiene un elemento piezo-eléctrico, cuya función es convertir pulsoseléctricos en pequeños movimientos o vibraciones,

http://1.bp.blogspot.com/_b09vR6ZnDUI/Rw5_2-a9GiI/AAAAAAAAA5U/zvoW0SxuMys/s1600-h/image045.jpghttp://4.bp.blogspot.com/_b09vR6ZnDUI/Rw5_2ua9GhI/AAAAAAAAA5M/kDW8AbzpbzQ/s1600-h/image043.jpg


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las cuales a su vez generan sonido, con unafrecuencia en el rango de los megahertz (inaudibleal oído humano). El sonido o las vibraciones, enforma de ondas elásticas, se propaga a través delmaterial hasta que pierde por completo suintensidad ó hasta que topa con una interfase, esdecir algún otro material tal como el aire o el agua

y, como consecuencia, las ondas puedensufrir reflexión, refracción, distorsión, etc. Lo cualpuede traducirse en un cambio de intensidad,dirección y ángulo de propagación de las ondasoriginales.

De esta manera, es posible aplicar el método deultrasonido para determinar ciertas característicasde los materiales tales como:

Velocidad de propagación de ondas.

Tamaño de grano en metales. Presencia de discontinuidades (grietas,poros, laminaciones, etc.)

Adhesión entre materiales. Inspección de soldaduras. Medición de espesores de pared.

Como puede observarse, con el método deultrasonido es posible obtener una evaluación de lacondición interna del material en cuestión. Sinembargo, el método de ultrasonido es máscomplejo en práctica y en teoría, lo cual demandapersonal calificado para su aplicación e

interpretación de indicaciones o resultados deprueba.

8. APLICACIONES DEL EFECTO DOPPLER El efecto Doppler posee muchas aplicaciones. Losdetectores de radar lo utilizan para medir la rapidezde los automóviles y de las pelotas en variosdeportes.

Los astrónomos utilizan el efecto Doppler de laluz de galaxias distantes para medir su velocidady deducir su distancia.

Los médicos usan fuentes de ultrasonido paradetectar las palpitaciones del corazón de un feto;los murciélagos lo emplean para detectar y cazar aun insecto en pleno vuelo. Cuando el insecto se

mueve más rápidamente que el murciélago, lafrecuencia reflejada es menor, pero si el murciélagose está acercando al insecto, la frecuencia reflejadaes mayor.

El efecto Doppler no sólo se aplica a los sonidos.

Funciona con todo tipo de ondas. Esto incluye laluz. Edwin Hubble usó el efecto Doppler paradeterminar que el universo se está expandiendo. Hubble encontró que la luz de galaxias distantesestá corrida hacia frecuencias más elevadas, haciael rojo final del espectro. A esto se le conoce comoel desplazamiento Doppler, o cómodesplazamiento al rojo. Si las galaxias seestuviesen acercando, la luz se desplazara al azul.

Los radares Doppler ayudan a los meteorólogos adetectar posibles tornados.

9. DIAPASONES

Se utiliza principalmente como referenciapara afinación de instrumentos musicales, puestras un breve momento emite un tono musical puroque permitela disipación de sobretonos (armónicos) altos.

La razón principal del uso de la forma de horquilla

es porque, al contrario de muchos otros tiposde resonadores, el tono que genera es muy puro,cuya mayor parte de energía vibratoria está en lafrecuencia fundamental, y poca en los sobretonos.

En efecto, la frecuencia del primer sobretono es deaproximadamente 52/22 = 25/4 = 6¼ veces lafundamental: ≈2½ octavas arriba.3 Comocomparación, el primer sobretono de una cuerda ode una barra metálica en vibración está sólo unaoctava arriba de la fundamental.

Para usarlo se golpea suavemente o se pellizcanlas dos ramas de la U, de manera que aquél

comience a vibrar. Como cualquier instrumentomusical, el elemento generador casi no emitesonido alguno. Por ello es necesario un elementode amplificación, para lo cual la parte que no vibra

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_______________________________________________________________________________________________________Fí i S i MS F kli M li

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se apoya en la caja de resonancia de algúninstrumento o en cualquier superficie rígida.

EXPLICA UTILIZANDO LO PARENDIDO.

1. ¿Si la Luna explotara por qué no escucharíamos

la detonación?2. Cuando se lanza una piedra al agua inmóvil se

forman círculos concéntricos. ¿Qué formatendrán las ondas, si la piedra se lanza cuandoel agua fluye uniformemente?

3. ¿Por qué zumban las abejas al volar?

4. ¿Qué quiere decir que una estación de radio está“en el 101,1 de su radio FM?

5. El sonido de la fuente A tiene el doble de

frecuencia que el sonido de la fuente B. Alcomparar las longitudes de ondas sonoras delas dos fuentes se tiene?

6. ¿Por qué el sonido se propaga con más rapidezen el aire caliente?

7. ¿Por qué es conveniente tocar las guitarrasantes de llevarlas al escenario en un concierto?(Pista: piensa en la temperatura)

8. El ancho de un rayo láser es fundamental en lalectura de los CD y DVD. Cuanto más delgado

sea el rayo, más juntas podrán estar las seriesde agujeros o pits. ¿Por qué el láser azulpermite que los agujeros estén mas juntos queel laser rojo?

9. Considera una onda que viaja a lo largo de unacuerda gruesa atada a una cuerda delgada.¿Cuál de las tres características de las ondasno tienen cambios: la rapidez, la frecuencia o lalongitud de onda?

10. Un murciélago emite un sonido característico(gorjea) al volar con dirección de un muro. ¿La

frecuencia del eco del sonido que recibe esmayor, menor o igual que la del sonido emitido?

REFORZANDO LO APRENDIDO

1. Un pescador nota que las crestas de las ondaspasan la proa de su bote cada 4s. Mide ladistancia entre dos crestas en 6,8 m. Determinarla rapidez con la que viajan las ondas.

2. Una onda sonora en el aire tiene una frecuenciade 272 Hz y viaja con una rapidez de 343 m/s.Determinar la distancia de separación entre lascrestas (compresiones) de la onda.

3. Las señales de radio AM tienen frecuencias entre550 kHz y 1 600 kHz ( kilohertz) y viajan conuna rapidez 3 x 10 8 m/s. Determinar laslongitudes de onda de esta señal.

4. En FM, el rango de frecuencia va de 88 MHz a108 MHz (megahertz) y viajan con una rapidezde 3 x 10 8 m/s. Determinar las longitudes deonda de esta señal.

5. Un barco-sonda explora el fondo del mar cpnondas ultrasónicas que se propagan a 1 530 m/sen el agua. Determinar la profundidad que tieneel agua directamente abajo del barco, si eltiempo entre la salida de la señal y el regresodel eco es de 6 segundos.

6. Calcule la velocidad del sonido en aire seco a latemperatura de 28 oC.

7. Un tren que se aproxima a una estación a unavelocidad de 34 m/s hace sonar un silbato a 2000 Hz. Determinar la frecuencia aparenteescuchada por un observador parado en laestación y el cambio de frecuencia que seescucha a medida que el tren pasa.

8. Dos automóviles están equipados con la mismabocina de una sola frecuencia. Cuando uno estáen reposo y el otro se mueve hacia el primero a16 m/s, el conductor en reposo escucha unafrecuencia de 5,5 Hz. Determinar la frecuenciaque emiten las bocinas. Considerar que T = 20oC.

9. Calcular la velocidad de onda en una cuerda deguitarra estirada entre soportes separados a0,65 m si la frecuencia fundamental de la cuerdaes de 392 Hz.

10. Una cuerda de nailon está estirada entresoportes separados 1,20 m. Se conoce que lavelocidad de las ondas transversales en lacuerda es de 800 m/s, encuentre la frecuenciade la vibración fundamental y los dos primeros

sobretonos.
http://es.wikipedia.org/wiki/Caja_de_resonanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Caja_de_resonancia

Bloque 5. Ondas y Sonido Reducido

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