miércoles, 13 de junio de 2012

BIBLIOGRAFIA

Fisica General. Héctor Pérez Montiel. TERCERA EDICIÓN. Grupo Editorial PATRIA. Paginas 310-331

CONCLUSIONES

PARA QUE NOS SIRVE EL ESTUDIO DEL SONIDO EN NUESTRA VIDA COTIDIANA?

Actualmente todos los seres humanos estamos expuestos constantemente a distintos ruidos, sonidos, los cuales son inevitables pero que pueden ser controlados para que no sean dañinos.

El oído nos ayuda a identificar los distintos sonidos, todos tenemos un limite de intensidad, el cual se mide en decibeles.

Lo importante del estudio del sonido es darnos cuenta como actúa éste en nuestra vida cotidiana, como reacciona, como trabaja en nuestro organismo. Como podemos saber utilizarlo sin que nos perjudique.



INNOVACIONES TECNOLOGICAS

LUZ Y SONIDO EN UN MISMO APARATO


bombillas-altavocesEl sistema LightSpeaker se podría definir como la música convertida en una experiencia iluminadora, o viceversa. Este gadget, gracias a su sistema de audio inalámbrico y a las bombillas LED de su interior proporciona luz y sonido ambiente sin ningún tipo de instalación adicional, simplemente enroscándola como una bombilla basta.
La música convertida en una experiencia iluminadora. Así podría definirse el sistema LightSpeaker diseñado por Klipsch, una mezcla de lámpara LED y altavoz inalámbrico, que proporciona 10 vatios de luz, sonido ambiente y se instala como una bombilla.
Las canciones las elige el propio usuario. Un transmisor permite enviar las canciones cargadas en el ordenador portátil o en el iPod a los dispositivos instalados en la casa. El volumen e intensidad lumínica se controlan con un mando a distancia.
El aparato tiene una vida útil máxima de 40.000 horas y al tratarse de bombillas de bajo consumo de energía consumen un 80% menos que las bombillas convencionales. Su costo, unos 450 euros.

EJERCICIOS HACERCA DEL SONIDO

1- Una ambulancia lleva una velocidad cuyo valor es de 70km/h y su sirena suena con una frecuencia de 830 Hz. Qué frecuencia aparente escucha un observador que está parado, cuando:
a) La ambulancia se acerca a él.
b) La ambulancia se aleja de él. Considere la velocidad del sonido en el aire con un valorde 340 m/s.

SOLUCIÓN:

Datos
u= 70km/h
f= 830 Hz
= ?
V= 340 m/s

Fórmula
f´= fV/ V(+ o -) u

Conversión de unidades:

70 km/h X 1000m/ 1km X 1h/ 3600 s=    19.44 m/s


Sustitución y resultados

a) = 830 ciclos/s X 340 m/s / 340 m/s - 19.44 m/s= 880.33 Hz

b) = 830 ciclos/s X 340 m/s / 340 m/s + 19.44 m/s= 785.11 Hz


2- Una fuente sonora produce un sonido con una frecuencia de 750 Hz, calcular la longitud de onda en:
a) El aire
b) El agua

Considere el valor de la velocidad del sonido en el aire de 340 m/s y en el agua de 1435 m/s.

Respuestas:
a)longitud de onda (aire)= 0.453 m/ciclo
b)longitud de onda (agua)= 1.913 m/ciclo

SONIDO

SONIDO

El sonido es el fenomeno fisico que estimula al oído. En los seres humanos, el sonido percibe cuando un cuerpo vibra a una frecuendia comprendida entre 15 y 2o ooo ciclos/s y llega al oido interno: gama denominada de frecuencias del espectro audible.

Cuando la frecuencia de una onda sonora es inferior al limite audible, se dice que es infrasónica y si es mayor es ultrasónica.

Las ondas sonoras son ondas mecánicas longitudinales, toda vez que las particulas del medio vibran paralelamente a la direccion de propagacion de la onda. Como el sonido se transmite en todas las direcciones en forma de ondas, por medio de cualquier material elástico, se trata de ondas tridimensionales o espaciales.

El sonido se produce cuando un cuerpo vibra.  Se propaga por medio de ondas mecánicas longitudinales, ya que las partículas vibran en la direccion de propagacion de la onda. El sonido se transmite en todas direcciones y por eso es una onda tridimensional o espacial.

Cuando percibimos un sonido, el medio elástico que lo transmite generalmente es el aire, es decir, un gas. Sin embargo, también se transmite en los líquidos como seguramente habrá comprobado al escuchar voces, música u otros sonidos cuando se sumerge en una alberca o río, así como en los sólidos como placas, barras, rieles, o en las vibraciones de la corteza terrestre cuando se presentan sismos o terremotos.

Un sonido, por intenso que sea, no se propaga en el vacío porque no existe en éste un material por el cual se transmita la vibracion.

Al funcionar la alarma del reloj que está dentro, sólo se oye mientras existe aire, pero al extraerlo, el sonido ya no se propaga en el vacío.







 CARACTERISTICAS DEL SONIDO


INTENSIDAD

Esta cualidad determina si un sonido es fuerte o débil. La intensidad de un sonido depende de la amplitud de la onda, ya que a medida que ésta aumenta, la intensidad también aumenta; de la distancia existente entre la fuente sonora y el oyente, pues a mayor distancia, menor intensidad, y finalmente, la intensidad es mayor si la superficie que vibra también lo es.

La intensidad de un sonido expresa la cantidad de energía acústica que en un segundo pasa a través de una superficie de un centímetro cuadrado, perpendicular a la dirección en la cual se propaga la onda. Las unidades de intensidad sonora (Is) son:

Is= joules/ 1 cm = watt/ cm2

El intervalo de intensidades que el oído humano es capaz de percibir es muy grande, por eso se creó una escala logarítmica para medirlad, usando como unidades el bel (B) y el decibel (dB). Dicha escala se fundamenta en la comparación de distintos sonidos, de tal forma que si la intensidad I de un sonido es 10 veces mayor a la intensidad de otro, se dice que la relación entre sus intensidades es de un bel. De donde:
B= log I /

donde: B= relación entre las intensidades en bel (B)
            I= intensidad de un sonido en watt/ Cm2
                         I´= intensidad del otro sonido en watt/ Cm2


Como el bel es una unidad muy grand, se usa el decibel equivalente a la décima parte del bel.
1 dB= 0.1B

El intervalo de intensidade audibles por el hombre queda comprendido en un rango de 0 a 120 dB.


TONO

Esta cualidad del sonido depende de la frecuencia con la que vibra el cuerpo emisor del sonido. A mayor frecuencia, el sonido es más alto o agudo; a menor frecuencia, el sonido es más bajo o grave.

TIMBRE

Cualidad que permite identificar la fuente sonora, aunque distintos instrumentos produzcan sonidos con el mísmo tono e intensidad. Lo anterior es posible, pues el tono fundamental siempre va acompañado de tonos armónicos llamados sobretonos, éstos le dan el timbre característico a un instrumento musical o a la voz. Por eso, podemos identificar las voces de personas conocidas, así como los instrumentos que producen sonido.



VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DEL SONIDO



La velocidad con la que se propaga un sonido depende del medio elástico y de su temperatura. La siguiente tabla muestra algunos de estos valores, obsérvese que la velocidad es mayor en los sólidos que en los líquidos y gases.


VELOCIDAD DEL SONIDO
Medio elástico
Velocidad m/s
Temperatura K
Aire
331.4
273
Aire
340
288
Agua
1435
281
Oxígeno
317
273
Hierro
5130
293
Aluminio
5100
293
Vidrio
4500
293


EFECTO DOPPLER

El efecto Doppler consiste en un cambio aparente en la frecuencia de un sonido, durante el movimiento relativo entre el observador y la fuente sonora.


Este fenómeno se aprecia claramente al escuchar la sirena de una ambulancia, pues notamos que el tono se hace agudo a medida que se aproxima y después se hace grave al alejarse. Cuando la fuente sonora se acerca al observador, las ondas que emite tienden a alcanzar a las que se desplazan delante de ellas, reduciendo la longitud de onda, o distancia entre cresta y cresta, lo cual provoca un aumento en la frecuencia del sonido; por esta razón se escucha un sonido agudo. Al alejarse, la distancia entre crestas aumenta y origina una disminución en la frecuencia; debido a ello se escucha un sonido grave.

 


Sucede un efecto similar si la fuente sonora permanece fija y el observador es quien se acerca; éste percibe una frecuencia mayor porque le llegan más ondas sonoras por unidad de tiempo, reduciéndose la longitud de onda. Cuando el observador se aleja ocurre el efecto contrario.

Para cakcular la frecuencia aparente de un sonido que escucha un observador, tenemos las siguientes situaciones:

a) Cuando la fuente sonora está en movimiento y el observador se encuentra en reposo, se usa la expresión:
f´= fV/ V+ o - U

donde: = frecuencia aparente escuchada por el observador en ciclos/s
            f=  frecuencia real del sonido emitido por la fuente sonora ciclos/s
           V= valor de la velocidad a la que se propaga el sonido en el aire en m/s
            u= valor de la velocidad a la que se mueve la fuente en m/s

El signo menos de la expresión se utiliza si lña fuente sonora se acerca al observador, y el signo más cuando se aleja de él.
b) Si la fuente sonora permanece en reposo y el observador es quien se acerca o aleja de ella, se usa la expresión:
 f´= f (V+ o - u)/ V

El  signo más de la expresión se utiliza si el observador se acerca a la fuente sonora, y el signo menos cuando se aleja de ella.







martes, 12 de junio de 2012

ONDAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES



ONDAS LONGITUDINALES

Una onda longitudinal es una onda en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales reciben también el nombre de ondas de presión u ondas de compresión. Algunos ejemplos de ondas longitudinales son el sonido y las ondas sísmicas de tipo P generadas en un terremoto.


Tal es el caso de las ondas producidas en un resorte, el cual se comporta como un oscilador armónico cuando se tira del cuerpo suspendido en su parte inferior y comienza a oscilar de abajo hacia arriba, produciendo ondas longitudinales.

 


ONDAS TRANSVERSALES

Se presentan cuando las particulas del medio material vibran perpendicularmente a la direccion de propagacion de la onda.
Estas se producen, por ejemplo, al mover hacia arriba y hacia abajo una cuerda o un resorte, fijos en uno de sus extremos, tambien se generan ondas transversales que se propagan de un estremo a otro.


CIENTIFICOS QUE APORTARON AL ESTUDIO DE LAS ONDAS Y EL SONIDO

GALILEO GALILEI


Galileo Galilei, generalmente conocido como Galileo, nació en Pisa el 18 de febrero de 1564 y murió el 8 de enero de 1642. Su padre, Vincenzo Galilei perteneció a una familia de notables quienes poseyeron una importante fortuna, él había ganado cierta distinción como músico y matemático. A temprana edad Galileo manifestó su aptitud por las matemáticas y la mecánica, pero sus padres deseaban que se alejara de estos estudios que no prometían mayores ingresos y se dedicara a la profesión médica. Todo fue en vano, y durante su juventud decidió seguir la senda de su genio original, lo que le colocó rápidamente entre la primera categoría de los filósofos de la naturaleza.


Dando seguimiento a sus experimentos de Pisa y otros respecto a planos inclinados, Galileo fue capaz de establecer las leyes de caída de los cuerpos tal y como se conocen en la actualidad. También formuló las leyes de los proyectiles, y en gran medida anticipó las leyes del movimiento, las que finalmente fueron formuladas por Newton. Galileo estudió las propiedades de ondas cíclicas e intentó resolver el problema asociado con su cuadratura, también utilizó los "infinitesimales", siendo el primero que introdujo su uso y con ello creando uno de los principios en que posteriormente se desarrollaría el cálculo en matemáticas. En el campo de la estática Galileo dio la primera demostración directa y completa de las leyes del equilibrio y del principio de las velocidades virtuales. En hidrostática, él estableció las bases para el principio de la flotación, inventó el termómetro (termómetro lento). Aunque algunas veces se sostiene lo contrario Galileo no inventó el microscopio. Ha sido considerado como el «padre de la astronomía moderna», el «padre de la física moderna» y el «padre de la ciencia».
HELMHOLTZ

Por 1883, la Academia de Ciencias de Berlín hizo una convocatoria orientada a que se presentaran estudios sobre el campo magnético; a instancias de Helmholtz, Hertz comenzó a hacer algunos experimentos al respecto.
Construyó un circuito eléctrico que, de acuerdo a las ecuaciones de Maxwell podía producir ondas magnéticas. Cada oscilación produciría únicamente una onda, por lo que la radiación generada constaría de una longitud de onda grande.
Para establecer la presencia de la mencionada radiación, Hertz fabricó un dispositivo conformado de dos espiras entre las cuales existía un pequeño espacio de aire; Hertz se dio cuenta de que al pasar corriente por la primera espira, se originaba corriente en la segunda.
La explicación que dio a este fenómeno fue que la transmisión de ondas electromagnéticas se generaba a través del espacio existente entre las dos espiras. Por medio de un detector, Hertz determinó la longitud de onda que era de 66 centímetros o 2.2 pies y su velocidad.
También el científico demostró que la naturaleza de estas ondas y la susceptibilidad hacia la reflexión y la refracción era igual que la de las ondas de luz.

DEMÒCRITO


Demócrito fue un filósofo griego que vivió entre 470-380 adC. Desarrolló el concepto del 'átomo', que en griego significa 'indivisible'. Demócrito creía que todo lo que estaba en el universo estaba hecho de átomos, los cuales son en sí mismos partículas microscópicas e indestructibles
Demócritos hizo excelentes observaciones en su época. Comprendió que la Vía Láctea era una gran colección de estrellas, y que el espacio era ilimitado.

PITAGORAS


Filósofo y matemático griego (582 - 500 antes de Cristo), cuyas doctrinas influyeron mucho en Platón. Nacido en la isla de Samos, Pitágoras fue instruido en las enseñanzas de los primeros filósofos jonios Tales de Mileto, Anaximandro y Anaxímenes. Se dice que Pitágoras había sido condenado a exiliarse de Samos por su aversión a la tiranía de Polícrates.
El estudio del sonido interesó grandemente a Pitágoras, quien según la tradición descubrió que al pulsar una cuerda tensa los sonidos agradables al oído corresponden exactamente a divisiones de ésta por números enteros. También se dice que fue quien identificó las siete notas musicales y que se dio cuenta que mezcladas en un orden numérico producían armonía. Ese tipo de descubrimientos llevó a los pitagóricos a pensar en el número como una entidad mística que debía ser la esencia de todo. Como las relaciones entre el sonido y los números eran tan coherentes, pensaron que no eran privativas de la música, y que deberían expresar hechos fundamentales de la naturaleza. De ahí que para entenderla se dedicaran a buscar las diferentes combinaciones existentes entre los números. Por ejemplo, pensaban que podían calcular las órbitas de los cuerpos celestes relacionando sus desplazamientos con intervalos musicales, pues según ellos los movimientos planetarios deberían producir la llamada música de las esferas, sonidos sólo audibles para los iniciados en las doctrinas pitagóricas.
Esa mezcla entre la investigación científica y el misticismo produjo una visión cósmica muy particular. Según las relaciones numéricas determinadas por los movimientos periódicos de los planetas fijaron las distancias de éstos a la Tierra, basándose en la velocidad con la que los veían moverse. Inicialmente consideraron que su ordenamiento era la Luna, Mercurio, Venus, el Sol, Marte, Júpiter y Saturno, aunque después antepusieron el Sol a Venus y Mercurio. Los pitagóricos consideraron que los planetas debían moverse todos de manera regular en torno a la Tierra, por lo que tenían que seguir la más perfecta de las curvas, que era el círculo. De esta manera se introdujo en astronomía el concepto de órbitas circulares, idea que tuvo vigencia por casi 2 000 años.

HIPARCO


Hiparco fue un astrónomo griego que vivió entre 190-120 adC. Hiparco creó el primer mapa acertado de las estrellas, y mantuvo un catálogo de más de 850 estrellas con sus brillos relativos. También desarrolló el sistema de epiciclos (en donde todo en el espacio se mueve en círculos perfectos) de los planetas, que se ajustaron a la observación, y mantuvieron la Tierra centrada según el universo de Aristóteles.
Hiparco recopiló una tabla de longitudes de las cuerdas, similar a las tablas de trigonometría modernas, y se le considera el fundador de la trigonometría, una rama de las matemáticas que estudia los ángulos de los lados de los triángulos.