Caracteristicas+del+sonido

7/22/2019 Caracteristicas+del+sonido

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Gua de MateriaCaractersticas del sonido y fenmenos

ondulatorios aplicados al sonido

REFLEXIN Y REFRACCIN DEL SONIDO

Se comprueba que las ondas sonoras se reflejan enel mismo ngulo con el que inciden, pero se atena si

la superficie es blanda o rugosa.

Se puede entender el mecanismo de la reflein sise considera que las distintas presiones sonoras

trasportadas por la onda que inciden contra un

material !acen que este "ibre. #arte de la energa"ibratoria se de"uel"e al medio material mediante la

reflexin y la otra parte absorbida, a su "e$, se

trasforma en otros dos tipos de energa% la que dis ipa

en el medioy la que se transmite por el material.

&a refraccin es otra de las caractersticas de

los mo"imientos ondulatorios. Consiste en el cambio dedireccin y de rapide$ que sufre una onda cuando pasade un medio a otro de distinta caractersticas. #ero la

refraccin tambi'n puede producirse dentro de unmismo medio cuando as caracter!sticas de este no sonper"ectamente #omo$%neas& sino 'ue (ar!an en cuantoa su densidad o su temperatura y& por consi$uiente& arapide) de propa$acin de sonido en e aire su"re

re"racciones& dada 'ue a temperatura de aire no esuni"orme*

Re"raccin en un mismo medio + aire,

(n un da soleado, las capas de aire primas a

la superficie terrestre estn a mayor

temperatura que las capas ms altas, y por lo

tanto, la rapide$ del sonido aumenta con la

temperatura porque las mol'culas oscilan ms

rpidamente y transmiten al entorno la

perturbacin, por ello en las capas bajas la

rapide$ es mayor que en las altas.

Caso contrario sucede en las noc!e, donde el aire primo a la tierra se enfra ms rpidamente que el

de las capa inmediatamente superiores. )e este modo, el sonido emitido desde el suelo se cur"a !acia

abajo en las capas fras ms altas. #or ello en la noc!e podemos escuc!ar con un mayor alcance.

#rofesor )a"id *alen$uela

+++.fisic.c!

Imagen 2: Muestra que la reflexin de la onda es enla mismo ngulo que la onda incidente. La onda

refractada sin embargo cambia de direccin

Imagen 1:Muestra lo que sucede con la energa cuando

una onda incide sobre una superficie.

Illustration 1 Muestra la direccin que toma la ondasonora dependiendo de la temperatura

&iceo uan --

*illa /lemana)epartamento de CienciasFsica
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Absorcin y aisamiento ac-stico

&a absorcin del sonido es uno de los problemas fundamentales con que se enfrentan uningeniero cuando desea aislar del ruido, un edificio o una $ona determinada.

/fortunadamente, los distintos materiales tienen la

capacidad de absorber energa acstica segn su porosidad.

0asndose en esta propiedad, se decide qu' materiales son

ms adecuados pra re"estir las paredes interiores de la una

sala, por ejemplo. Cuanto ms poroso se un material, ms

absorbente ser y, por lo tanto, reflejar menos sonido. Si una

!abitacin tiene las paredes lisas, cuando !ay "arias personas

!ablando dentro de ella !abr ms ruido que si re"estimos las

mismas paredes con gruesas cortinas de tela.

#ara conseguir un buen aislamiento acstico, es necesarioimpedir que el sonido se trasmita, para ello es necesario

materiales duros, pesados y poco elsticos. /lgunos ejemplos

son !ormign, acero, plomo, etc.

Re(erberacin(s la prolongacin del sonido una "e$ que se !a etinguido la

fuente sonora. Se produce por las mltiples ondas reflejadas que

continan llegando al odo. Si las paredes fueran reflectores

perfectos, el proceso sera de duracin infinita, afortunadamente,en las paredes se absorbe sonido y el proceso tiene una duracin

limitada. #ara que se produ$ca re"erberaciones es necesario que

la distancia sea menor a la necesaria para el eco. 1al distancia secalcula como se muestra en el siguiente item.

Eco(l eco es otro fenmeno relacionado con la reflein del sonido. Se produce cuando el sonido inicial ya

se !a etinguido y aparece un sonido igual de forma reflejada.

Cuando la superficie reflectante est suficientemente lejos, nuestro odo puede percibir por separado laonda directa y la reflejada. Si a separacin tempora entre ambos sonidos es superior a .&/ +s,& esonido repetido se ama eco* es decir& e o!do puede percibir dos sonidos a menos*#or ejemplo calculemos la distancia a la que se produce eco para el sonido en el aire.


+++.fisic.c!

Imagen 3: Mientras ms porosa es la

superficie de un material ms energasonora puede absorber

Imagen !:La re"erberacin seproduce por la reflexin del sonido en

las paredes siempre # cuando sea menor

a 1$ m en el aire por e%emplo

&iceo uan --



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clculo del eco para el aire

t=2,3 [s ]"

aire=452 m/s entonces tenemos

"=d

t despejamos dy tenemos

d=" & t reempla$amos

d=452m

s &

3

32s=45

como el sonido "a y debe de"ol"erse

es la mitad de esa distancia, osea 36 m

clculo del eco para el agua

t=2,3[s ]"agua=3572 m/s entonces tenemos

"=d

t despejamos dy tenemos

d=" & t reempla$amos

d=3572m

s&

3

32s=357

como el sonido "a y debe de"ol"erse

es la mitad de esa distancia, osea 68,7 m

Resonancia

1odos los cuerpo tienen una frecuencia de "ibracin propia de cada estructura, por ello cuando recibe

estmulos de una fuente ondulatoria eterna de la misma frecuencia o muy prima, su amplitud de oscilacin

aumenta considerablemente.

(n el caso de los instrumentos musicales es muy bueno este efecto, porque permite amplificar el sonido, como

por ejemplo la caja de resonancia de la guitarra, este efecto tambi'n se obser"a al "ibrar el parc!e de una caja

o bombo.

CARAC0ER1S0ICAS DEL SONIDOEspectro audibe

(l espectro audible est formado por las audio9frecuencias. (l oido !umano est capacitado para

percibir sonidos cuya frecuencia se encuentran entre los 82 :$ y 82.222 :$ y trasformarlo ensensaciones auditi"as. (stos lmites no son estricto y depende de factores biolgicos como la edad,

algunas enfermedades, o malformaciones del odo.

&os infrasonidos son aquellos que se encuentran con una frecuencia por debajo de los 82 !$, en cambio

los ultrasonidos se encuentran sobre los 82.222 :$.

Segn la imgen podemos encontrar tres $onas en funcin de la frecuencia, pues el espectro no es

estrictamente cuadrado.


+++.fisic.c!

&iceo uan --


Illustration '


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3.;ona de frecuencias bajas o tonos gra"es% corresponde a los sonidos cuyas frecuencias se encuentran

entre los 82 :$ y los 87< :$. (n esta $ona, sonidos de gran intensidad no son percibidos por la mayora

de la poblacin.8.;ona de frecuencias medias o tonos medios% corresponde a los sonidos cuyas frecuencias se

encuentran entre laos 87< :$ y los 8 =:$. / esta $ona pertenece el tono fundamental y los armnicos

de la mayora de los sonidos. (l rango de intensidades percibido por el odo !umano en esta $ona es

mayor que en la de tonos gra"es.4.;ona de frecuencias altas o tonos agudos%comprende los sonidos con frecuencia entre los 8 =:$ y 82

=:$. (s la $ona con mayor rango de intensidad percibida.

Atura de Sonido o 0ono

&a altura de un sonido est directamente relacionada con la frecuencia. #ues mientras mayor se a altura,

mayor ser la frecuencia, y mientras ms bajo, una menor

frecuencia tendr la ondas.

>os podemos dar cuenta que cuando se lle"a a la otra octa"a, lafrecuancia es doble. #or ejemplo luego de la nota Si con

frecuencia 5?4,@@ :$ "iene el )o, esta nota tendra una frecuencia

de 784,8< :$ la cual es el doble de la frecuencia 8


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0imbre(l timbre es la propiedad que permite al odo !umano distinguirdos sonidos de a misma "recuencia e

intensidad + ampitud, 'ue son emitidos por distintos instrumentos o focos emisores, es decirdepende del nmero, intensidad y frecuencia de los armnicos que acompaAan al sonidofundamental. (n general podemos decir que est relacionado con la forma de la onda

Intensidad de Sonido

&a inmensa cantidad de sonidos perceptibles por el odo, est directamente relacionada con laintensidad, que corresponde a la energa que se propaga en el medio y que puede ser medida, como la

intensidad acstica o intensidad sonora.

&a intensidad acstica se define como la cantidad de energa trasportada por una onda sonora en la

unidad e tiempo y de superficie, o la potencia por unidad de superficie, la cual se mide en +attmD.

(cuacin de la intensidad acstica, la cual se mide en 23m4, donde E es la energaB t es el tiempo,A lasuperficie y 5la potencia.

I=)

*

)=+t

I=+

t & *

(l decibel es la mnima "ariacin de intensidad sonora que percibe el odo !umano. (s la d'cima parte

del bel, que al ser una unidad muy grande, !abitualmente no se utili$a.


+++.fisic.c!

&iceo uan --


Illustration ,: el timbre no est relacionado con la intensidad tampoco conla rapide- de propagacin periodo frecuencia amplitud.

(cuacin de la intensidad acstica, la cual se mide en 23m4, donde Ees la

energaB tes el tiempo, Ala superificie y 5la potencia.


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EFEC0O DO55LER1odos !emos sido testigos del cambio de altura de un sonido cuando la fuente que lo emite se acerca o

se aleja% el motor de un carro, el pito de una locomotora, el paso de un a"in en "uelo bajo, entre otros

ejemplos. Cuando el origen de las ondas se despla$a en un sentido causa que el anc!o de banda de laonda se acorte en la direccin !acia adonde se esta mo"iendo y se alargue en el sentido contrario. )e

esta manera el tono del sonido cambia !aci'ndose mas alto en la direccin !acia donde el origen de la

onda se acerca y de tono bajo !acia adonde se aleja.

(n este caso, la longitud de onda que percibe el obser"ador se !ace ms pequeAa que la emitida por elfoco. &os frentes de ondas se comprimen por el espacio que recorre el foco. &a longitud de onda

percibida es%


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Erecuencia mayor, al

disminuir la longitud deonda, de manera que la

rapide$ permane$ca

constante.

Illustration

Illustration 1/


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en esta ecuacin tenemos%

f ' : Es la frecuencia percibida por el observador

f: es la frecuencia de la fuente cuando est en reposo

v= Rapidez del sonido en el aire en este caso

vf = rapidez de la fuente sonora

Se usa 6 cuando a "uente sonora se ae7a de obser(ador y 8 cuando se acercaE7ercicios

3. Fu' energa percibe un obser"ador a una distancia de 4 m, de un parlante de 472 HI

8. Fu' frecuencia percibe una persona a la cual se acerca una sirena de ambulancia con una

rapide$ de 72 =m!, sabiendo que la frecuencia del sonido de la sirena es 552 :$I *sJ 452 ms

4. Kn a"in "uela a 4, 7 matc!, entonces podemos afirmar que a roto la barrera del sonido encuntas "eces.

5. Calcular a la distancia que se producen re"erberaciones en el aceroI

7. FCul es la rapide$ del sonido si la temperatura a la cul opera es de 42LCI

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