Unidad 1.3

Clase 4:
Amortiguación de ondas

Se denomina amortiguación a la disminución de la
amplitud de una onda. Esto sucede a medida que
avanza la onda, la que se aminora producto de dos
causas: La absorción y la atenuación.
Absorción
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Al atravesar un medio, las ondas ceden parte de su
energía al mismo. Como consecuencia, el medio se
calienta. Tal perdida de energía se traduce en una
disminución de la amplitud de onda. Esto se puede
observar si hacemos oscilar un resorte mediante una
perturbación inicial: las oscilaciones van
disminuyendo hasta que cesan.
Atenuación

Este fenómeno se dan en ondas esféricas cuyo
frente de ondas se propagan en todas direcciones
del espacio. A medida que la onda avanza, la
esfera que forma el frente de ondas en mayor de
modo que la energía inicial se debe disminuir entre
un mayor numero de partículas. Este fenómeno se
produce siempre, aunque no haya transmisión de
energía al medio.
Resonancia


Cuando un cuerpo es capaz de vibrar, lo hace siempre
con una frecuencia determinada que se denomina
frecuencia natural o propia.
Cuando estos materiales son sometidos a vibración bajo
la acción de la fuerza externa periódica, pueden
variar su frecuencia y ajustarla a la de esa fuerza. Sin
embargo, cuando la frecuencia de esta fuerza coincide
con la frecuencia propia del cuerpo sobre el que actúa,
se produce un aumento progresivo de la amplitud del
movimiento vibratorio, se denomino resonancia.
Ondas Sonoras

Las ondas sonoras son longitudinales, mecánicas y
se propagan en todas direcciones de modo que su
frente de ondas es esférico, asimismo tienen la
capacidad de estimular el oído humano y producir
la sensación sonora.
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Desde el punto de vista físico, el sonido comparte
todas las propiedades de los movimientos
ondulatorios, por lo que su estudio se realiza a
partir de los conceptos sobre ondas.

Desde el punto de vista fisiológico, el sonido
existe únicamente cuando un oído es capaz de
percibirlo. Las vibraciones del aire producen la
vibración de la membrana del tímpano, si el oído
funciona, sentimos el sonido.

Las ondas del sonido son como las que se propagan a lo
largo de un resorte como consecuencia de una compresión
longitudinal. Las partículas del medio se comprimen en las
zonas de máxima amplitud de la ondulación y se separan
en las de mínima amplitud. Estas zonas se denominan de
compresión y rarefacción.
Medios y rapidez de propagación
El tipo de medio por el que se
propaga el sonido es el factor más
influyente en la rapidez con que lo
hace.
En los medios gaseosos, como el
aire, las vibraciones son
transmitidas de un punto a otro
mediante choques entre las
partículas que constituyen el gas.
Cuanto mayor sea la densidad del gas, más
facilidad tendrán para chocar las partículas y,
por lo tanto, mayor será la rapidez de la onda.

En los medios sólidos, son fuerzas que unen entre
si las partículas constitutivas del cuerpo las que
se encargan de propagar de propagar la
perturbación de un punto a otro. Este
procedimiento más directo explica por qué la
rapidez del sonido del sonido es mayor en los
sólidos que en los gases.
La rapidez varía muy poco con la
temperatura en sólidos y líquidos. En
los gases sin embargo, aumento con
la temperatura porque se
incrementa la probabilidad de los
choques entre las moléculas.
𝑇
𝑉 = 331
273
Donde 331(m/s) es la rapidez del
sonido en el aire a 0°C y T es la
temperatura absoluta en kelvin.
Ejercicio
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Calcula la rapidez de propagación del sonido en el
aire en invierno, cuando el termómetro señala
-10°C y en verano a 15°C
Por otra parte la rapidez del sonido
se ve afectada por dos propiedades
de la materia: la densidad y la
densidad.
Las propiedades elásticas están relacionadas con la
tendencia de un material a recuperar su forma original
cuando se aplica sobre él una fuerza. Un material con
alta elasticidad (rígido) se caracteriza por grandes
fuerzas entre sus partículas. Esto hace que las partículas
vuelvan rápidamente a su posición de equilibrio y estén
dispuestas a iniciar de nuevo un movimiento.
La densidad de un medio representa la masa de
una sustancia por unidad de volumen. Así mientras
más densa sea una sustancia, mayor masa
tendrán sus moléculas, si se considera un mismo
volumen, lo que implica que el sonido se
transmitirá en él más lentamente.
Debido a que las ondas de sonido transportan
energía que es la responsable de la vibración de
las partículas del medio y se necesita más energía
para hacer vibrar las moléculas grandes que la
requerida para hacer vibrar moléculas más
pequeñas.
El sonido viaja con mayor rapidez por materiales
menos densos y más elásticos.