Acústica

A. Observa los siguientes videos, reflexiona y responde.

1. ¿Qué es el sonido?
2. ¿De qué depende la intensidad de un sonido?
3. ¿Qué nos permite el tono y de qué depende?
4. ¿Qué nos permite el timbre y de qué depende?
5. ¿Qué son los armónicos?
6. ¿Qué es el efecto Doppler?¿se aplica el efecto Doppler a la luz?
   
7. Describe los factores que afectan el sonido de un tren que se acerca a ti y se aleja, tocando la bocina continuamente
8. Cuando una fuente de ondas se aproxima a ti, ¿observas un aumento o una disminución en la rapidez de las ondas?
9. ¿De que depende la velocidad del sonido?
10. En tu cuaderno, Haz una breve descripcion de las ondas de choque.
    

¿Qué es el sonido?

Para un profesional de la salud, Eel sonido es el fenómeno físico que estimula el sentido del oído. Un cuerpo solo puede emitir un sonido cuando vibra. Las vibraciones son transmitidas mediante el aire en el tímpano, que vibra y comunica estas vibraciones a través de un conjunto de pequeños huesos en las ramificaciones del nervio auditivo. Pero algunos reptiles detectan el sonido por medio de su piel.

Para un físico, El sonido es una onda mecánica, longitudinal que se genera por la vibración de un objeto material, denominado foco y cuya frecuencia está comprendida aproximadamente entre 15 y 20.000 hertz. Es una onda mecánica, por que necesita de un medio material elástico (sólido, liquido y gaseoso) para propagarse, y es una ondalongitudinal, por que las partículas del medio de propagación vibran en la misma dirección en que se propaga la onda sonora.

Normalmente, una persona joven puede escuchar sonidos cuyas frecuencias están comprendidas entre 15 y 20.000 Hertz, pero a medidas que envejecemos este nivel de frecuencia se reduce, en especial del lado alto.

Los manantiales de sonidos y de ruidos son infinitos. Basta que un cuerpo vibre. La diferencia entre sonido y ruido se basa, simplemente, en el grado de placer que proporciona a nuestros oídos

¿Qué son ondas infrasónicas y ondas ultrasónicas?

Las ondas sonoras con una frecuencia de más de 20.000 vibraciones por segundo (hertz) se llaman ondas ultrasónicas o ultrasonidos por que están por encima del nivel de detección del oído humano.

Las ondas sonoras inferiores a 20 vibraciones por segundo se llaman ondas infrasónicas o infrasonidospor que están por debajo del nivel de detección del oído humano.

Algunos animales (por ejemplo el perro) pueden escuchar sonidos de muy baja frecuencia, tales como los creados por las ondas sísmicas durante un terremoto. Por esta razón los animales se muestran inquietos en los instantes previos a los terremotos: pueden escuchar la señal de advertencia que resulta inaudible para el ser humano.

En forma similar, algunos animales escuchan ultrasonidos. El murciélago es un caso notable, ya que escucha sonidos de más de 100.000 Hz, que le permite orientarse y le brinda abundante información con respecto al entorno, que emplean para detectar y cazar insectos en pleno vuelo.

Para obtener información sobre el ambiente, los delfines emiten sonidos cuya frecuencia oscila entre menos de 2.000 y más de 100.000 Hz.

En medicina, los ultrasonidos se emplean como herramienta de diagnóstico, para destruir tejido enfermo y para reparar tejidos dañados. Los médicos usan fuentes de ultrasonido para detectar las palpitaciones del corazón de un feto.

La velocidad del sonido. La velocidad con que se propaga el sonido depende del material que sirve como medio de transporte. Cualquier alteración de las propiedades del material, como su temperatura, densidad, elasticidad, etc., hace variar su velocidad de propagación.

Temperatura:en temperaturas bajas el movimiento de las partículas se vuelve más lento, las partículas se mueven con mayor dificultad y tardan más en volver a su posición original. Por eso, el sonido se mueve más lento en temperaturas bajas y más rápidas en temperaturas altas.

La velocidad de propagación del sonido en aire seco a una temperatura de 0 °C es de 331,6 m/s y por cada grado de incremento en la temperatura, la rapidez del sonido se aumenta en 0,60 m/s. V = 331 m / s + 0,60 m/s. T / ºC, es decir, al aumentar la temperatura aumenta la velocidad del sonido; por ejemplo, a 20 °C, la velocidad es de 344 m/s.

Elasticidad: la mayoría de los sonidos te llegan por el aire, pero las ondas sonoras pueden moverse a través de cualquier medio .La velocidad del sonido depende de las propiedades elásticas del medio. Si las partículas del medio se turban, éstas deben volver fácilmente a su posición normal. Los sólidos son más elásticos que los líquidos y los gases. Las partículas en un sólido no se apartan demasiado y rebotan rápidamente al pasar las compresiones y las rarefacciones de la onda sonora. Por lo tanto, el sonido se mueve más rápidamente a través de sólidos que a través de líquidos y gases. La mayoría de líquidos no tienen mucha elasticidad, por eso el sonido se transmite más lentamente que en los sólidos. Los gases son aún menos elásticos que los líquidos, por eso los gases son los peores transmisores de ondas sonoras.

Densidad: En materiales del mismo estado, la velocidad del sonido es más lenta en el material de mayor densidad, por que el medio más denso (con mayor masa por volumen) tiene más inercia. Sus partículas no se mueven tan rápidamente como las de un material menos denso. La velocidad del sonido en el plomo es menor que en el aluminio o el acero, por que es más denso y es también menos elásticos.

En resumen: “El sonido se mueve más rápidamente en temperaturas altas, en medios más elásticos y en medios menos densos”

El Efecto Doppler, llamado así en honor del físico Austriaco, Christian Doppler.

El efecto Doppler describe la variación en la frecuencia de un sonido, cuando la fuente que emite el sonido se acerca o se aleja de un observador. El que un sonido, sea más grave o menos agudo, depende de la frecuencia con que los frentes de ondas llegan a nuestros oídos.

Cuando una ambulancia que suena su sirena se acerca a nosotros, los frentes de ondas están más apretados y llegan a nuestros oídos con mayor  frecuencia, escuchamos un sonido más agudo. Cuando la ambulancia se aleja de nosotros, a nuestro oído llegan menos frentes de onda por segundo y el sonido es más grave (menor frecuencia). Cuanto mayor es la velocidad de la ambulancia, tanto mayor es el cambio de frecuencia, percibido por nuestros oídos.

En general el movimiento puede ser de la fuente, del observador o de los dos, pero diremos que el efecto Doppler asume la frecuencia de la fuente como una constante pero lo escuchado depende de las velocidades de la fuente que emite el sonido y del observador. La policía usa el efecto Doppler de las ondas de radar para determinar  la rapidez de los autos en la carretera.

La luz también está sujeta al efecto Doppler. Cuando una fuente de luz se aproxima a nosotros vemos un aumento en la frecuencia medida, el aumento de frecuencia se conoce como desplazamiento hacia el azul. Cuando la fuente se aleja de nosotros, disminuye la frecuencia medida, la disminución de la frecuencia se describe como un desplazamiento hacia el rojo. Midiendo este desplazamiento puede calcularse el movimiento relativo de la Tierra y la estrella.