miércoles, 13 de junio de 2012

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.







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