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jueves, 14 de junio de 2012
Conclusiones sobre la importancia del sonido
El sonido es muy importante en nuestra vida y conocer la forma en que es propaga para comunicarnos es importante , ya que gracias a este la vida se hace fácil, las ondas que deben viajar para escuchar por ejemplo la voz de nuestros amigos o el latido del corazón de alguien es muy interesante.
Conocer sus características nos hace diferenciar y saber porqué los instrumentos y la voz de cada persona se escucha diferente.
Conocer sus características nos hace diferenciar y saber porqué los instrumentos y la voz de cada persona se escucha diferente.
Innovaciones sobre el sonido
David Frohlich, un científico investigador del Reino Unido ha creado un invento curioso, la audiofotografía, un sistema que combina fotografía con una pista de audio que captura el sonido en el momento de realizarla.
El sonido capta la escena emocional con muchos más matices que si solo tuviéramos el soporte visual. La grabación empieza antes de hacer la foto y finaliza un minuto después. En realidad, no deja de ser un trocito de vídeo, pero con la imagen quieta, eso si, mantiene intacto el momento de realizar la foto y nos ayuda a recordar el ambiente que se vivió en el momento preciso.
Este producto está diseñado para el ámbito doméstico. De momento no las hemos visto en ninguna estantería, pero con lo rápido que avanzamos en la fotografía digital, no la descartamos ver, en las próximas Navidades.
Ejercicios resueltos sobre el sonido
1. En época de lluvia, es muy común que de momento se observa una luz brillante y posteriormente el trueno. ¿A qué distancia se produce un rayo? Si al observar el relámpago de luz, cuatro segundos después se escucha el trueno.
Incógnita: (d) distancia a la que se produce un rayo.
Datos: tiempo = 4 segundos; velocidad del sonido del aire: 340 m/s
Solución:
a) primero hay que realizar el despeje de la distancia de la expresión
 
(el tiempo esta dividiendo pasa al otro termino multiplicando).
|
b) como segundo paso se sustituyen los valores en la expresión matemática.
 d = 1360 m
(distancia a la que se produjo el rayo)
|
2. Si escuchamos
un sonido con frecuencia de 3 KHz en el aire, ¿cuáles son su período y su longitud
de onda?
Solución:
343 = l ´ 3000 Þ l = 343/3000 =
0.11 metros es su longitud de onda
T = 1/f = 1/3000 = 3.33 ´ 10–4 segundos es su período.
3. Una tubería de acero es golpeada a una distancia de 3.2 Km. Y el sonido tarda en llegar al punto donde se escucha en 0.53 segundos ¿a qué velocidad viaja el sonido?
Incógnita: velocidad del sonido en el acero
Datos: d = 3.2 Km. ; t = 0.53 segundos
Solución:
a) Primero se convierten los kilómetros a metros ( 1 Km. = 1000 m)
3.2 Km. = 3200 m
b) Se utiliza la expresión matemática v = d/t y se sustituyen los valores
(la velocidad del sonido en el acero es aproximadamente de 6000 m/s )
4. El sonido de una cuerda indica un tono de DO si la frecuencia de éste es de 261 Hertz. Y se transmite en el aire ¿cuál será la longitud de onda?
Incógnita: longitud de onda
Datos: frecuencia 261 Hz. ; velocidad del sonido en el aire 340 m/s
Solución:
a) primero hay que despejar a la longitud de onda de la expresión
(la frecuencia esta multiplicando pasa al otro termino dividiendo).
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b) como segundo paso se sustituyen los valores en la expresión matemática.
   |
5. Un péndulo realiza 10 oscilaciones en un tiempo de 24 segundos, ¿cuál será su periodo y su frecuencia?
Incógnita: periodo (T); frecuencia (f) Datos:oscilaciones en 24
Solución:
a) Como primer paso hay que encontrar el periodo, esto se hace dividiendo el tiempo entre el número de oscilaciones, para encontrar el tiempo de una oscilación.
b) Conociendo el periodo se sustituye en la expresión de la frecuencia.
miércoles, 13 de junio de 2012
Ondas longitudinales y transversales
ONDAS
Se podría definir una onda como una perturbación que se propaga por el espacio y que es capaz de transportar energía de un punto a otro, pero no materia.
El periodo o ciclo (T) de una onda es el tiempo que tarda en tener lugar una vibración completa.
La frecuencia (f) del movimiento ondulatorio se define como el número de oscilaciones completas o ciclos por segundo (f=1/T). La unidad de frecuencia es el hertzio (hz.), que toma el nombre del físico alemán Heinrich Rudolf Hertz, 1 Hertz = ciclo por segundo.
La amplitud es el desplazamiento máximo desde la posición de equilibrio.
La longitud de onda (λ) es la distancia entre dos máximos o senos consecutivos de la onda.
La velocidad de propagación (V) de las compresiones o la velocidad de fase de la onda es igual al producto de la frecuencia por la longitud de onda: v= f.λ.
Existen diversas clasificaciones (todas incompletas) para las ondas. En una de ellas hablamos de ondas longitudinales y ondas transversales.
ONDAS TRANSVERSALES
Las ondas que provocan un movimiento oscilatorio de las partículas del medio de transmisión en dirección perpendicular a la de propagación se llaman ondas transversales. Tal es el caso por ejemplo de las ondas electromagnéticas y de las ondas S en un medio elástico. Cuando arrojamos una piedra a un estanque,creamos una perturbación que se propaga en el agua.
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ONDAS LONGITUDINALES
Tal es el caso por ejemplo de las ondas de presión en un fluido y de las ondas tipo P en un medio elástico.
Un ejemplo muy importante lo constituyen las ondas sonoras propagándose en cualquier medio material (sólido, líquido o gaseoso). Durante la propagación de la onda, las moléculas del medio oscilan en la dirección de propagación. Otro ejemplo de estás ondas es el de una onda en un muelle como se muestra a continuación.
SONIDO
El sonido es el
resultado de una vibración que se transmite por medio
de ondas a través del medio en el que se ha producido originalmente.
Por lo evidente, no nos extraña nada en absoluto la percepción que a diario tenemos en nuestros oídos de aquellos sonidos que se producen en algún punto más o menos alejado de nosotros. Si tenemos en cuenta que el espacio que nos rodea está lleno de aire, es fácil deducir que el sonido tiene la propiedad de desplazarse a través de dicho medio. Sin embargo, a pesar de que los sonidos producidos sean de una magnitud elevada, la distancia que pueden recorrer es relativamente escasa, a lo sumo de algunas centenas de metros, o, en el caso de los más estruendosos y atronadores,varios kilómetros de distancia.
Como vemos, la distancia que podemos alcanzar transmitiendo un sonido como tal es francamente corta y además depende excesivamente de las condiciones atmosféricas que nos rodeen en el momento de producirlo. 
La vibración del elástico produce un sonido
CUALIDADES DEL SONIDO
Generalmente se utilizan cuatro cualidades subjetivas para describir un sonido musical: intensidad, tono, timbre y duración. Cada uno de estos atributos depende de uno o más parámetros físicos que pueden ser medidos.
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Desde el punto de vista de la intensidad, los sonidos pueden dividirse en fuertes y débiles. La intensidad depende principalmente de la presión sonora (intensidad), pero también del espectro de parciales y de la duración.
El tono o altura es la cualidad que nos permite distinguir entre un sonido agudo o alto y otro grave o bajo. Para un sonido puro el tono viene determinado principalmente por la frecuencia, aunque también puede cambiar con la presión y la envolvente.
El timbre de un sonido es la cualidad en virtud de la que podemos distinguir dos sonidos de igual frecuencia e intensidad emitidos por dos focos sonoros diferentes. El timbre se debe a que generalmente un sonido no es puro y depende principalmente del espectro. Pero también depende en gran manera de la envolvente y de la frecuencia.
La duración física de un sonido y la percibida están muy relacionadas aunque no son exactamente lo mismo. La duración percibida es aquel intervalo temporal en el que el sonido persiste sin discontinuidad.
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VELOCIDAD DEL SONIDO EN DISTINTOS MEDIOS Y EFECTO DOPPLER
El sonido se propaga en el aire a una velocidad de 340 m/s a temperatura normal (aproximadamente a 20º).
Para que el sonido pueda llegar a nuestros oídos necesita un espacio o medio de propagación, este normalmente suele ser el aire la velocidad de propagación del sonido en el aire es de unos 334 m/s y a 0º es de 331,6 m/s.
La velocidad de propagación es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura absoluta y es alrededor de 12 m/s mayor a 20º.
La velocidad es siempre independiente de la presión atmosférica. Como hemos visto cuando mayor sea la temperatura del ambiente menos rápido llegara el sonido a nuestros oídos, es por eso que algunas personas dicen que "en invierno se suele escuchar mejor" es decir, a mayor temperatura menor respuesta del sonido en el aire.
MEDIO
|
TEMPERATURA (C°)
|
VELOCIDAD (m/s)
|
Aire
|
0
|
331,46
|
Argón
|
0
|
319
|
Bióxido de Carbono
|
0
|
260,3
|
Hidrógeno
|
0
|
1286
|
Helio
|
0
|
970
|
Nitrógeno
|
0
|
333,64
|
Oxigeno
|
0
|
314,84
|
Agua destilada
|
20
|
1484
|
Agua de mar
|
15
|
1509,7
|
Mercurio
|
20
|
1451
|
Aluminio
|
17-25
|
6400
|
Vidrio
|
17-25
|
5260
|
Oro
|
17-25
|
3240
|
Hierro
|
17-25
|
5930
|
Plomo
|
17-25
|
2400
|
Plata
|
17-25
|
3700
|
Acero inoxidable
|
17-25
|
5740
|
El sonido se propaga a diferentes velocidades en medios de distinta densidad. En general, se propaga a mayor velocidad en líquidos y sólidos que en gases (como el aire). La velocidad de propagación del sonido es, por ejemplo, de unos 1.509,7 m/s en el agua y de unos 5.930 m/s en el acero Un cuerpo en oscilación pone en movimiento a las moléculas de aire (del medio) que lo rodean. Éstas, a su vez, transmiten ese movimiento a las moléculas vecinas y así sucesivamente.
Cada molécula de aire entra en oscilación en torno a su punto de reposo. Es decir, el desplazamiento que sufre cada molécula es pequeño. Pero el movimiento se propaga a través del medio. Entre la fuente sonora (el cuerpo en oscilación) y el receptor (el ser humano) tenemos entonces una transmisión de energía pero no un traslado de materia.
No son las moléculas de aire que rodean al cuerpo en oscilación las que hacen entrar en movimiento al tímpano, sino las que están junto al mismo, que fueron puestas en movimiento a medida que la onda se fue propagando en el medio.
El (pequeño) desplazamiento (oscilatorio) que sufren las distintas moléculas de aire genera zonas en las que hay una mayor concentración de moléculas (mayor densidad), zonas de condensación, y zonas en las que hay una menor concentración de moléculas (menor densidad), zonas de rarefacción. Esas zonas de mayor o menor densidad generan una variación alterna en la presión estática del aire (la presión del aire en ausencia de sonido). Es lo que se conoce como presión sonora.
El sonido es una onda mecánica longitudinal que se propaga a través de un medio elástico. El sonido no se propaga en el vacío.
El efecto Doppler
Es el aparente cambio en la frecuencia de un sonido dependiendo de la posición del observador con respecto a la fuente del sonido.
Por ejemplo, si un observador está enfrente de una ambulancia en movimiento, la frecuencia del sonido la percibirá mayor que si se encuentra detrás de la ambulancia. Esto es debido a que cuando está enfrente le llegan más crestas de onda por segundo que si se encuentra detrás.
MECANISMO DE AUDICIÓN HUMANA
La manera en que podemos producir los sonidos es muy variada. Por ejemplo, si tomamos como patrones los instrumentos musicales, tenemos algunos en los que utilizamos la percusión, en otros el viento, en otros utilizamos cuerdas tensadas, otros son de tipo electrónico y disponen de altavoces, etc... Sin embargo, sea cual sea el modo en que un sonido se produzca, todos ellos tienen algo en común que hace que puedan llegar a nuestros oídos, que podamos sentir su presencia y dar cuenta de ellos mediante nuestros tímpanos.
Cuando
se produce el sonido se crean las ondas sonoras que viajan a
través del aire y al llegar a nuestros tímpanos los hacen vibrar, de
manera que esta excitación llega a nuestro cerebro el cual la
transforma fielmente y nos hace tener la sensación de lo que
conocemos normalmente como un sonido de tal o cual naturaleza.
lunes, 11 de junio de 2012
Científicos que aportaron al estudio de las ondas y el sonido
En 1660 el científico anglo-irlandés Robert
Boyle (1627-1691) mejoró la tecnología de vacío y
pudo observar como la intensidad del sonido
originado por un timbre (tipo reloj) colocado en una
campana neumática disminuía a medida que el aire
era extraído. Boyle concluyó que un medio como el
aire era necesario para la propagación de las ondas
sonoras.
TORRICELLI Y PASCAL
El físico italiano Evangelista
Torricelli (1608-1647) en 1643 y posteriormente
el físico francés Blas Pascal (1623-1662),midieron la presión de la atmósfera, pero aun
se estaba muy lejos de que se determinara que el
sonido se propagaba en el aire gracias a una onda
de fluctuación de la presión atmosférica.
HOOKE.
El notable físico inglés Robert Hooke
(1635-1703)
en 1681 fue el primero en demostrar
experimentalmente que la altura o tono que percibimos
como sensación auditiva, de sonidos graves a
agudos, está directamente relacionado con la
frecuencia de las vibraciones que origina la fuente
de sonido. Se basó en que la frecuencia del sonido
que produce un cartón golpeado por una rueda
dentada girando a velocidad constante, produce la
sensación de la altura de una nota determinada, al
aumentar o disminuir la velocidad angular de la
rueda dentada se producen sonidos más agudos o
más graves correspondientemente. De esta forma
quedó demostrado la relación directa y objetiva
existente entre el estímulo (la frecuencia del sonido)
y la sensación (la altura o nota del sonido).
TAYLOR
En 1708 Brook Taylor desarrolló la teoría
matemática de las cuerdas vibrantes de acuerdo
con las observaciones experimentales previas. Fue el
primero en expresar matemáticamente el movimiento
de una cuerda vibrante sobre la base de
principios mecánicos.
BERNOULLI JOHAN Y LAGRANGE
Contribuyeron
al igual que Dalambert y Euler, al conocimiento
del tono y del timbre del sonido producido por un
instrumento musical y también a la naturaleza de la
propagación del sonido en distintos medios.
Lagrange y Euler aplicaron las nuevas ecuaciones
diferenciales a las ondas en las cuerdas y en el aire.
NEWTON
El ilustre físico inglés Isaac Newton
(1643-1727) fue el primero en realizar un tratamiento
matemático del sonido en 1687 (en su famoso trabajo
“Principia”), posterior a la demostración de que la
propagación del sonido a través de cualquier fluido
solo dependía de propiedades físicas (elasticidad,
densidad). También calculó, a partir de consideraciones teóricas, la velocidad del sonido en el aire.
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