El Sonido

Las ondas sonoras

El Sonido

¿Qué es el sonido?

Cualquier fenómeno que involucre la propagación de ondas elásticas, generalmente a través de un fluido u otro medio, que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo,

produce ondas de sonido.

Aquel captable por

el oído humano, es

decir, audible, son

las ondas sonoras

que producen

oscilaciones del

aire, convertidas en

ondas mecánicas

en el oído y

percibidas por el

cerebro.Gamma audible HzaHz 2000016

Para que se genere un

sonido es necesario que

vibre alguna fuente y que

esta vibración pueda ser

transmitida a través de

cualquier medio elástico.

La propagación del sonido

La propagación del sonido depende del medio en el

que se propaga. Cuanto mayor sea la

compresibilidad del medio, menor es la velocidad

del sonido. Otro factor que influye es la densidad.

Cuanto mayor sea ésta, menor será la velocidad,

siempre que el resto de propiedades y magnitudes

sean las mismas.

NOTA: en el caso de los gases el factor influyente es la temperatura.

Yv

Yv

Bv

M

RTPv

Para que el sonido se transmita se necesita que las

moléculas vibren en torno a su posición de equilibrio. En la

superficie vibrante existirán algunas zonas en las que se

junten (zonas de compresión) y otras en las que se

separen (zonas de rarefacción). Son estas alteraciones de

las moléculas de aire lo que producen el sonido.

Se dice que son ondas mecánicas porque necesitan un medio por el que propagarse. Son también ondas longitudinales ya que se

propagan en la misma dirección de las compresiones y dilataciones del medio.

La propagación de onda depende de la separación entre las

partículas del medio en el que se propagan, siendo mayor en los

sólidos y menor en los líquidos.

Magnitudes físicas del sonido

El sonido, al ser una onda sinusoidal, tiene las mismas características y magnitudes que cualquiera

de las ondas de este tipo.

Magnitudes físicas del sonido

Si el sonido es periódico, se representa a partir de función de onda de presión:

maxmaxmax cos svPcontkxPP

y, de la función de onda de desplazamiento:

tkxsenSS max

Longitud de onda

Distancia que hay de un pulso a otro de la

onda.

mLQ

v

Frecuencia

Número de repeticiones por unidad de

tiempo.

f

NoT

1

tiempo

onda de pulsos de

Periodo

Tiempo transcurrido entre dos puntos

equivalentes de la onda.

Amplitud

Medida de variación máxima del

desplazamiento de la onda.

Potencia acústica

Índice de energía de una señal sonora.

tiempo

EnergíaPotencia

FaseRetardo de una posición de una onda con

respecto a otra.

Espectro de frecuencia

Permite conocer en qué frecuencia se transmite la

mayor parte de la energía.

Velocidad del sonido

A 0ºC de temperatura y 1 atmósfera de presión

atmosférica, la velocidad del sonido es de 331.5 m/s. Esta

velocidad se calcula en relación a la temperatura, ya que

en realidad depende muy poco de la presión del aire.

Donde la velocidad inicial es de 331.3 m/s,

Alfa es una constante de valor 0.606 y T es

La temperatura en Celsius.

NOTA: Cuando la temperatura sea de 15ºC, la velocidad del sonido será de 340 m/s.

A esta cifra se le conoce como MACH.

Cen Tcon 6,0331 0Ts

mv

El oído humano

El oído es el órgano

especializado en

detectar las ondas de

sonido y controlar el

equilibrio del cuerpo.

Consta de tres partes:

-Oído externo

- Oído medio

- Oído interno

El oído externo

Es el responsable de la producción de cerumen, cuya función es proteger de agentes extraños y bacterianos

externos al oído.

El oído medio

En él se transforman las ondas sonoras que viajan

por medio del aire a ondas sónicas que viajan por

medio del líquido perlinfático del oído interno.

El oído interno

Es el órgano propio del equilibrio y órgano de audición. En

el oído interno se encuentra el órgano de Corti.

El órgano de Corti

En él se produce la propiocepción del proceso auditivo en general. Está conformado por dos clases de células:

- Células ciliadas cocleares: transforman señales acústicas físicas en señales acústicas cortilinfáticas, y de aquí a señales electromagnéticas dirigidas al área receptora auditiva de la corteza cerebral.

- Células de sostén: células diferenciadas que descansan sobre una membrana basal y confeccionan la estructura del órgano de Corti.

REVERBERACIÓN

Suma total de las reflexiones del sonido que llegan

al lugar del oyente en diferentes momentos de

tiempo.

Es una especie de prolongación que se añade al sonido

original. Su duración depende de la distancia entre el

oyente y el foco del sonido, y de la naturaleza de las

superficies que reflejan el sonido.

La reverberación es el conjunto de sonidos reflejados que

percibimos después de haber rebotado en una superficie.

La trayectoria del sonido reflejado es más larga que la del

directo. Por ello, el primero en percibirse es el original y

después, poco a poco, pero de forma continua, nos van

llegando los reflejados con cada vez menor intensidad,

hasta que desaparecen.

Siempre que lleguen con una distancia menor de 50 milisegundos, nuestro

Cerebro lo tomará como un único sonido, no como varios.

Intensidad sonora

Indica que tan potente es un sonido por unidad de

área y tiempo

24 r

P

área

PotenciaI

v

psvI

22

22

max

2

max

NIVEL DE INTENSIDAD

Es un nivel de referencia del umbral de audición en escala logarítmica,

cuya unidad es el decibel.

2

12

0

0

10log10m

wattIdonde

I

IdB

El fenómeno de Resonancia

RESONANCIA

Fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de

vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica con

igual frecuencia que la característica de dicho objeto. Así,

una fuerza pequeña aplicada de forma repetida hace

aumentar la amplitud del sistema oscilante.

El cuerpo vibrará aumentando de forma

progresiva la amplitud del movimiento tras

cada una de las actuaciones sucesivas de la

frecuencia

POLUCIÓN SÓNICA

Exceso de sonido que altera las condiciones ambientales

normales en una determinada zona y degrada la calidad de

vida de sus habitantes. Hace referencia al ruido, entendido

como sonido excesivo y molesto, provocado por la

actividad humana, que produce efectos negativos sobre la

salud física y mental de la persona.

El principal causante de la contaminación acústica

es la actividad humana, como consecuencia de la

Revolución Industrial del s.XVIII-XIX, y la aparición

de nuevos medios de transporte y el crecimiento de

las ciudades.

• llamado así por Christian Doppler consiste en la variación aparente

de la frecuencia de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un

objeto en virtud al movimiento relativo entre fuente y observador.

Doppler propuso este efecto en 1842 Es preciso ver que ocurre

cuando la fuente emisora está en reposo y cuando se mueve cada

vez más rápida. Conviene hacer varias simulaciones con distintas

velocidades de la fuente sonora para apreciar que forma tiene los

distintos frentes de onda.

Ecuación asociada al efecto Doppler en ondas sonoras

Con la siguiente ecuación se puede determinar la frecuencia percibida por el observador.

Donde:

fvv

vvff

0´

0

observada frecuencia la es ´

0f

fuente lapor emitida onda la de frecuencia ´f

sonora onda la de ad velocid´v

observador del ad velocid´

0v

fuente la de ad velocid´

fv

Fuente y observador acercándose en sentido contrario

Con la siguiente ecuación se puede determinar la frecuencia percibida por el observador.

fvv

vvff

0´

0

Fuente y observador alejándose en sentido contrario

Con la siguiente ecuación se puede determinar la frecuencia percibida por el observador.

fvv

vvff

0´

0

observador detrás de la fuente

Con la siguiente ecuación se puede determinar la frecuencia percibida por el observador.

fvv

vvff

0´

0

observador detrás de la fuente

Con la siguiente ecuación se puede determinar la frecuencia percibida por el observador.

fvv

vvff

0´

0

es una onda de presión fuerte que a través de explosiones u otros fenómenos produce diferencias de presión extremas. La onda de presión se desplaza como onda de frente por el medio en forma cónica

Ondas de choque progresivas •Explosiones, como por ejemplo de bombas que con sus ondas pueden mover objetos y destruirlos. Para esas ondas de detonación existen modelos matemáticos empíricos y teoréticos exactos. •Los aviones supersónicos provocan ondas de choque al volar por encima de régimen transónico (M > 0,8) pues aparecen zonas donde el aire supera la velocidad del sonido localmente, por ejemplo sobre el perfil del ala, aunque el propio avión no viaje a M > 1.

•Meteoritos que entran en la atmósfera producen ondas de choque. El aumento de temperatura producido por la onda de choque es la responsable de que se vean los meteoros

•En los alrededores del canal del relámpago hay un aire muy caliente que, con ondas de choque, produce el trueno en tormentas. Es decir que es como una explosión a lo largo del canal del relámpago. Debido a las fluctuaciones irregulares que influyen el camino de las ondas, no solo se oye un golpe sino una serie de más o menos golpes fuertes en una distancia lejana. •En el medio interestelar las ondas de choque pueden ser provocadas por Supernovas o por nubes de gas y de polvo al ser atravesadas por cuerpos en movimiento (Bow Shock, en inglés). Se pueden observar gracias a los Rayos X.

GRACIAS POR SU

ATENCIÓN