INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA EL SONIDO, SU NATURALEZA, VELOCIDAD DE

PROPAGACIÓN Y FENÓMENOS RELACIONADOS

Principalmente tenemos la finalidad de investigar sobre el sonido y sus velocidades de propagación en diferentes medios

También tenemos el objetivo de investigar sus fenómenos que le relacionan al sonido en su naturaleza

Los fenómenos que están en relación del sonido también serán tratados durante el trabajo de investigación

INTRODUCCIÓN:

Cuando se produce una perturbación periódica en el aire, se originan ondas sonoras longitudinales. Por ejemplo, si se golpea un diapasón con un martillo, las ramas vibratorias emiten ondas longitudinales. El oído, que actúa como receptor de estas ondas periódicas, las interpreta como sonido. El sonido y su propagación se deben a los actos de perturbación de ondas acústicas, las cuales cumplen con las condiciones de ser elásticas, tienen masa e inercia.

El sonido tiene diferentes velocidades de propagación en el agua es una en el aire es diferente y por supuesto en los gases también es diferente. Existe la característica de que en el acero tiene una velocidad de propagación muy rápida.

Existen algunos fenómenos relacionados con el sonido y su propagación, como por ejemplo el eco y efecto Doppler.

EL SONIDO

Cuando se produce una perturbación periódica en el aire, se originan ondas sonoras longitudinales. Por ejemplo, si se golpea un diapasón con un martillo, las ramas vibratorias emiten ondas longitudinales. El oído, que actúa como receptor de estas ondas periódicas, las interpreta como sonido.

El término sonido se usa de dos formas distintas. Los fisiólogos definen el sonido en término de las sensaciones auditivas producidas por perturbaciones longitudinales en el aire. Para ellos, el sonido no existe en un planeta distante. En física, por otra parte, nos referimos a las perturbaciones por sí mismas y no a las

sensaciones que producen. El Sonido es una onda mecánica longitudinal que se propaga a través de un medio elástico.

Propiedades del sonido

Las cuatro cualidades básicas del sonido son la altura, la duración, la intensidad y el timbre o color.

Cualidad Característica Rango

Altura o tono Frecuencia de onda Agudo, medio, grave

Intensidad Amplitud de onda Fuerte, débil o suave

Timbre Armónicos de onda o forma de la onda. Análogo a la textura

Depende de las características de la fuente emisora del sonido (por analogía: áspero, aterciopelado, metálico, etc.)

Duración Tiempo de vibración Largo o corto

La altura

La altura, o altura tonal, 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.

Para que los humanos podamos percibir un sonido, éste debe estar comprendido entre el rango de audición de 20 y 20.000 Hz. Por debajo de este rango tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos. A esto se le denomina rango de frecuencia audible. Cuanta más edad se tiene, este rango va reduciéndose tanto en graves como en agudos.

La duración

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.

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. La intensidad del sonido se divide en intensidad física e intensidad auditiva, la primera está determinada por la cantidad de energía que se propaga, en la unidad de tiempo, a través de la unidad de área perpendicular a la dirección en que se propaga la onda. Y la intensidad auditiva que se fundamenta en la ley psicofísica de Weber-Fechner, que establece una relación logarítmica entre la intensidad física del sonido que es captado, y la intensidad física mínima audible por el oído humano.

El 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 niño 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.

La naturaleza del sonido

Ondas Sonoras

El sonido es el resultado de una perturbación que se propaga en un medio elástico. Por ejemplo cuando en alguna región del aire se produce una perturbación de presión, por ejemplo en la forma de una compresión, dicha región tiende a expandirse hacia las regiones vecinas. Esto produce a su vez una compresión en dichas regiones, que volverán a expandirse creando una compresión más lejos todavía. Este proceso se desarrolla en forma continua haciendo que la perturbación original se propague a través del aire alcanzando en algún momento la posición que ocupa algún receptor (por ejemplo un micrófono o un oído). El exceso de presión característico de la perturbación descripta se denomina presión sonora.

Este tipo de movimiento en el cual no es el medio en sí mismo sino alguna perturbación lo que se desplaza se denomina onda. Existen muchos otros tipos de ondas, tales como las ondas de radio, la luz, la radiación del calor, las ondas sobre

la superficie de un lago, los tsunamis, los movimientos sísmicos, etc. Cuando la onda tiene lugar en un medio líquido o gaseoso se denomina onda acústica. Cuando resulta audible, se llama onda sonora. Las ondas acústicas viajan habitualmente a velocidad constante, que depende del medio y de las condiciones ambientales tales como la temperatura.

Ondas periódicas

El concepto de propagación de las ondas mediante una única perturbación en un medio. En realidad, la mayoría de las ondas son el resultado de muchas perturbaciones sucesivas del medio, y no sólo una. Cuando dichas perturbaciones se producen a intervalos regulares y son todas de la misma forma, estamos en presencia de una onda periódica, y el número de perturbaciones por segundo se denomina frecuencia de la onda. Se expresa en Hertz (Hz), es decir ciclos por segundo (un ciclo es todo lo que sucede durante una perturbación completa). En el caso de las ondas sonoras la frecuencia está entre 20 Hz y 20000 Hz. Las ondas acústicas de menos de 20 Hz se denominan infrasonidos, y los de más de 20000 Hz se llaman ultrasonidos. Por lo general, ni unos ni otros son audibles por el ser humano. Algunos animales (por ejemplo el perro) pueden escuchar sonidos de muy baja frecuencia, tales como los creados por las ondas sísmicas durante un terremoto. Por esta razón los animales se muestran inquietos en los instantes previos a los terremotos: pueden escuchar la señal de advertencia que resulta inaudible para el ser humano. En forma similar, algunos animales escuchan ultrasonidos. El murciélago es un caso notable, ya que escucha sonidos de más de 100000 Hz, que le permite orientarse por medio de señales acústicas según el principio del sonar (semejante al conocido radar).

Ondas aperiódicas

Aun cuando muchos sonidos son aproximadamente periódicos, como los sonidos producidos por los instrumentos musicales de altura determinada (guitarra, flauta, piano), la vasta mayoría de los sonidos naturales son aperiódicos, es decir que las sucesivas perturbaciones no se producen a intervalos regulares y no mantienen constante su forma de onda. Esto es lo que técnicamente se denomina ruido. Las ondas aperiódicas en general no producen sensación de altura. Algunos ejemplos son el ruido urbano, las consonantes, el ruido del mar y del mar, y el sonido de muchos instrumentos de percusión tales como los tambores o los platillos.

Propagación del sonido

A temperatura ambiente la velocidad del sonido en el aire es: c = 345 m/s. La propagación del sonido supone un transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia sólida, líquida o gaseosa. Como las vibraciones se producen en la misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una onda longitudinal, que se trasmite en línea recta, desde el punto de origen.

Velocidad del sonido

La velocidad de propagación de la onda sonora (velocidad del sonido) depende de las características del medio en el que se transmite dicha propagación; presión, temperatura, densidad, humedad. En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos pero mayor que en los gases, dada la densidad de las partículas que permite un mayor intercambio de energía cuando estas se encuentran más cerca.

La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20º) es de 343 m/s. La ecuación creada por Newton y posteriormente modificada por Laplace que permite obtener la velocidad del sonido en el aire teniendo en cuenta la variable de la temperatura es "331+ (0,6 x Temperatura)".

En el agua (a 35 °C) es de 1493 m/s (a 22 C°) es de 1500 m/s.En la madera es de 3900 m/s.En el hormigón es de 4000 m/s.En el acero es de 6100 m/s.En el aluminio es de 5100 m/s.En el vidrio es de 5200 m/s.

Fenómenos físicos que afectan la propagación del sonido

TransmisiónLa 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.AbsorciónLa 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. Su valor varía entre 0 (toda la energía se refleja) y 1 (toda la energía es absorbida).ReflexiónFenómeno 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.RefracciónCuando 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.Difracción o dispersiónSi 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.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.

CONCLUSIÓN

Después de habernos documentado sobre el sonido y su propagación ahora sabemos que su propagación es por medio de ondas longitudinales transversales, se propagan en línea recta en una misma velocidad, en general depende de la elasticidad del medio en que se propaga. Entonces concluimos en que el sonido y sus fenómenos están relacionados en el medio de propagación en el que se produzca la energía, tomando en cuenta lo anterior, el sonido es un fenómeno importante en el estudio del movimiento ondulatorio ya que sus propiedades son muy complejas y muy particulares.

BIBLIOGRAFÍA

Paul E. Tippens, Fìsica conceptos y aplicaciones, Editorial: Mc Graw Hil séptima edición, 1985

Resnick, Halliday, Krane, Fìsica, Editorial: Patria quinta edición, dècima impresión Mèxico, 2011

http://es.wikipedia.org/wiki/Sonido#Magnitudes_f.C3.ADsicas_del_sonido http://www.fceia.unr.edu.ar/acustica/comite/sonido.htm