UNTREF-AcusticayPsicoacI-Capitulo_1

15/03/2012

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1Florent MASSON – Acústica y Psicoacústica I

CAPITULO 1:

La acústica en la vida diaria


Capitulo I: La acústica en la vida diaria1. La expresión de la acústica en los fenómenos naturales

1. La expresión de la acústica en los fenómenos

naturales:

� Dominios en la ciencia ?

� Dominios en la física ?

� Aplicaciones laborales ?

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CIENCIAS DE LA TIERRA Y DE LA ATMÓSFERA

CIENCIAS DE LA INGENIERIA

CIENCIAS HUMANAS Y SOCIALESCIENCIAS DE LA VIDA Y DE LA SALUD

ACUSTICAfundamental y

aplicada, mediciones,

señal, ...

Industria mecánica, de la construcción, transporte (aéreo, ferroviario,

carreteras),

telecomunicación

nuclear, ...Química, materiales, estructura

Electrónica

Construcción y arquitectura

Mecánica de los sólidos y fluidos

Física de la tierra y de la atmósfera

Oceanografía

Aéreo-acústica,

vibro-acústica

Espectáculos, comodidad

Control por ultra-

sonidos

Sonorización, electro-acústica

Edificios, recintos, auditorio

Acústica de los instrumentosCumuni-

cacionPsico-

acústica

Música

Habla

Ondas sísmicas, propagación en

la atmósfera

Acústica submarina,

sonar

Bio-acústica, imagineria

Audición

Medicina

fisiología

psicología

Arte, comodidad,arquitectura, cultura, medio

ambiental, telecomunicación, ...

Calidad de ruido, molestia, bio-médical,

urbanismo, perjuicio, sociedad, ...

Sísmico, geología, ruido aéreo, comunicación submarina,

batimétria, pesca, ...



Futuro de la acústica:

� Reproducción Virtual,

holofonía, design sonorohttp://www.deblogtoi.com/index.php?post/2008/01/05/Son-

holophonique

� Holografía acústica

� Termoacústica: Heladera

acústica

� Parlantes direccionales

(acústica No-Lineal)

� ...

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Capitulo I: La acústica en la vida diaria2. Generalidades sobre el sonido

2. Generalidades sobre el sonido:

� Sonido = vibración de un medio: cuerda, membrana, placa,

aire,...

� Fuente sonora

� Vibración fuente � vibración medio elástico cerca de la

fuente hasta receptor: oreja, micrófono, ...

FUENTE RECEPTOR

Medio de Propagación


Capitulo I: La acústica en la vida diaria3. Definiciones

3. Definiciones

Consideramos una onda sonora sinusoidal:

� Se define por T el periodo de una onda = diferencia

entre dos máximos de presión

� Se define por f la frecuencia de una onda tal que:

y ω la pulsación tal que:

t

Amplitud

Posición fijada

T

f=1

T

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� Se define por λ la longitud de onda tal que:

con c la velocidad del sonido en el medio.

λ corresponde a la distancia que va a recorrer una onda

en un ciclo de periodo T.

� Se define también por k el numero de onda:

Cantidad de λ en 2π unidad de longitud

(pulsación en el espacio)

x

Amplitud

λTiempo fijado



� T VS λ:

http://www.kettering.edu/~drussell/demos.html

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Capitulo I: La acústica en la vida diaria4. La acústica en los fluidos

4. La acústica en los fluidos

4.1 Propagación del sonido en el aire

� Se supone que el aire es un medio isotrópico:

� En todas las direcciones del espacio las propiedades físicas son

iguales

� Variaciones de presión

� Dominio de las frecuencias audibles:

20 Hz 20 kHzInfrasonidos UltrasonidosSonidosAudibles



� Presión de referencia: 2.10-5 Pa (= 20µPa)

� Presión límite máximo de sensación: 200 Pa

� Presión atmosférica: 101 300 Pa

=> Variaciones de presiones acústicas: máximo de 0.2% de

la presión atmosférica.

Presión atmosférica 1 Pa Presiones acústicas

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100 000 Pascal

Atmospheric Pressure

Mexico City

New York

Pressure[Pa]

AcousticPressureVariations




� Escala entre mínimo y máximo de presión es muy grande: se usa una expresión logarítmica.

� Nivel de presión sonora (Sound Pressure Level, SPL): nivel

que determina la intensidad del sonido que genera una

presión sonora instantánea.

� Con pef la presión eficaz (o r.m.s root mean square) medida

y pref la presión de referencia

� El nivel de presión sonora se expresa en dB (decibel)

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4.2 que diferencia entre SPL, intensidad o potencia?

FUENTE RECEPTOR

Medio de Propagación

Se habla de la Potencia Wde una fuente. Cantidad

total de energía transmitida a un espacia

determinado

La Intensidad I corresponde al vector transporte de la

energía. El Nivel de Presión

Sonora SPLcorresponde a la

energía recibida en un punto particular




http://portales.educared.net/wikiEducared/

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Capitulo I: La acústica en la vida diaria5. Composición espectral de un sonido

5. Composición espectral de un sonido

� Onda sinusoidal caso “de escuela”.

� Tipo de ondas que se encuentran:

� Periódicas (con muchas frecuencias)

� Aleatorias (ruidos tipo ruido blanco o ruido rosa)

� Transitorias (impactos)

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� Visualización en tiempo o en frecuencias:

Periódicos

Aleatorios

Impulsivos



� Aplicación: el tubo de Rubens

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Capitulo I: La acústica en la vida diariaAplicación: El efecto doppler

� Aplicación: el efecto doppler

� Traduce el cambio de frecuencia de una onda cuando

ella es recibida por un receptor en movimiento o

emitida por una fuente móvil.

http://www.bramboroson.com/astro/images/doppler_overview.jpg


� Caso de una fuente móvil y de un receptor fijo:

Se supone que la fuente se esta moviendo hacia el receptor a una

velocidad vf.

Se supone que el sonido emitido por la fuente tiene una

frecuencia fundamental f = 1/T.

Elegimos dos posiciones para la fuente, F1 y F2, tal que la

diferencia entre los momentos asociados t1 y t2 sea igual a T.


F1 RF2

vf

dF1F2 dF2R

f

FF

v

dTtt

21

12==−

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Tomamos t'1 el momento cuando la onda emitida en t1 llega a R

y t'2 el momento cuando la onda emitida en t2 llega a R

Tenemos T = t2 – t1 el periodo del sonido emitido por la fuente

y T' = t'2 – t'1 el periodo del sonido que escucha Bart

Podemos calcular:

Entonces,

c

dtt

RF1

11́=−

c

dtt

RF2

22´ =−

c

dT

c

ddttttT

FFRFRF2112

1212´´´ −=

−+−=−=

−=c

vTT

f1

'



Sabiendo que f' = 1/T' Bart escucha el sonido a la frecuencia

El sonido se escucha mas agudo!

Comentario: en el caso que la fuente se este alejando, se cambia el

signo de la velocidad en las ecuaciones establecidas:

El sonido se escucha mas grave!

f

c

v

ff

f

>

−

=1

´

f

c

v

ff

f

<

+

=1

´

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� Caso de una fuente fija y de un receptor móvil:

Tomamos t1 el momento cuando la fuente emitió el sonido percibido

en R1 a t'1

Y t2 el momento cuando la fuente emitió el sonido percibido

en R2 a t'2

Tenemos T = t2 – t1 el periodo del sonido emitido por la fuente

y T' = t'2 – t'1 el periodo del sonido que escucha Bart

R1 FR2vR

dR1R2 dR2F

f

RR

v

dTtt

21

´´´12

==−



Podemos calcular: y

Entonces,

o sea, Se escucha mas agudo!

Comentario: en el caso que la fuente se esté alejando se cambia el

signo de la velocidad en las ecuaciones establecidas:

o sea, Se escucha mas grave!

c

dtt

FR1

11́=−

c

dtt

FR2

22´ =−

c

TvT

c

dTttT RRR ´

´´´21

12−=−=−=

+=

c

v

TT

R1

´ fc

vff R >

+= 1´

−=

c

v

TT

R1

´ fc

vff R <

−= 1´

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Capitulo I: La acústica en la vida diaria

� Y cuando la fuente va mas rápido que la velocidad del sonido, que pasa ?


Capitulo I: La acústica en la vida diaria

� Aplicación: la barrera del sonido (“Sonic

Bang”)

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