ONDAS SONORAS , SONIDO

ONDAS SONORAS , SONIDO
Capitulo 17 Serway
ONDAS SONORAS
• Las ondas sonoras viajan a través de cualquier medio material con una
rapidez que depende de las propiedades del medio.
• A medida que las ondas sonoras viajan a través del aire, los elementos del
aire vibran para producir cambios en densidad y presión a lo largo de la
dirección del movimiento de la onda.
• Si la fuente de las ondas sonoras vibra sinusoidalmente, las variaciones de
presión también son sinusoidales.
• La descripción matemática de las ondas sonoras sinusoidales es muy
parecida a las ondas sinusoidales en cuerdas, que se explicaron en el
capitulo 16.
Las ondas sonoras se dividen en tres categorías que cubren
diferentes intervalos de frecuencia:
• 1) Las ondas audibles se encuentran dentro del intervalo de sensibilidad del
oído humano. Es posible generarlas en una variedad de formas, como de
instrumentos musicales, voces humanas o bocinas.
• 2) Las ondas infrasónicas tienen frecuencias por abajo del intervalo audible.
Los elefantes usan ondas infrasonicas para comunicarse mutuamente, aun
cuando estén separados por varios kilómetros.
• 3) Las ondas ultrasónicas tienen frecuencias por arriba del alcance audible.
Rapidez de las ondas sonoras
Intensidad de ondas sonoras periódicas
Onda esférica emitida por una fuente puntual
• Ahora considere una fuente puntual que emite ondas sonoras por igual en todas
direcciones a partir de la experiencia cotidiana, se sabe que la intensidad del
sonido disminuye conforme uno se aleja de la fuente.
• Cuando una fuente emite sonido por igual en todas direcciones, el resultado es
una onda esférica. La figura 17.5 muestra estas ondas esféricas como una serie
de arcos circulares concéntricos con la fuente.
• A partir de la experiencia cotidiana, se sabe que la intensidad del sonido disminuye
conforme uno se aleja de la fuente.
EJEMPLO
EJEMPLO
NIVEL SONORO EN DECIBELES
El intervalo de intensidades que puede detectar el oído humano es muy amplio, por lo cual es
conveniente usar una escala logarítmica, donde el nivel sonoro β (letra griega beta) se define
mediante la ecuación:
EJEMPLO 2
SONORIDAD Y FRECUENCIA 2da clase
La explicación del nivel sonoro en decibeles se relaciona con una medición física de la intensidad de
un sonido. Se extenderá la explicación del ejemplo anterior concerniente a la “medición” psicológica
de la intensidad de un sonido.
Desde luego, no se tienen instrumentos en el cuerpo que puedan desplegar valores numéricos de
las reacciones a los estímulos. Se tienen que “calibrar” las reacciones de algún modo para
comparar diferentes sonidos con un sonido de referencia, pero esto no es fácil de lograr. Por
ejemplo, la intensidad umbral es de 10-12 W/m2, que corresponde a un nivel de intensidad de 0 dB.
En realidad, este valor es el umbral solo para un valor de 1 000 Hz de frecuencia, que es una
frecuencia de referencia estándar en acústica. Si se realiza un experimento para medir la intensidad
umbral a otras frecuencias, se encontrara una variación distinta de este umbral como función de la
frecuencia. Por ejemplo, a 100 Hz, un sonido apenas audible debe tener una intensidad de
¡aproximadamente 30 dB! Por desgracia, no hay una correspondencia simple entre las mediciones
físicas y las “mediciones” psicológicas. El sonido de 100 Hz y 30 dB es psicológicamente “igual” al
sonido de 1 000 Hz y 0 dB (ambos son apenas audibles), pero no son físicamente iguales (30 dB ≠
0 dB).
Con el uso de sujetos experimentales
se ha podido estudiar la respuesta
humana a los sonidos, y los
resultados se muestran en el área
blanca de la figura 17.6, junto con la
frecuencia aproximada y los alcances
de nivel sonoro de otras fuentes
sonoras. La curva inferior del área
blanca corresponde al umbral de
audición. Su variación con la
frecuencia es clara a partir de este
diagrama. Note que los humanos son
sensibles a frecuencias en el intervalo
de casi 20 Hz hasta aproximadamente
20 000 Hz. La frontera superior del
area blanca es el umbral del dolor. En
este caso la frontera del área blanca
es recta porque la respuesta
psicológica es en cierta medida
independiente de la frecuencia a este
nivel sonoro alto.
¿TIENE EL SONIDO FORMA?
EL EFECTO DOPPLER
Tal vez haya notado como
varia el sonido del claxon
de un vehículo a medida
que este se aleja. La
frecuencia del sonido que
escucha mientras el
vehículo se aproxima a
usted es mas alta que la
frecuencia que escucha
mientras se aleja. Esta
experiencia es un ejemplo
del efecto Doppler.
LECTURA EFECTO DOPPLER
SONIDOS AGUDOS=FRECUENCIAS ALTAS
SONIDOS GRAVES= FRECUENCIAS BAJAS
Observador en
movimiento, fuente
en reposo
Vo es la velocidad
del observador
FUENTE EN MOVIMIENTO
izquierda
Donde v es la
rapidez del sonido
y vs es la rapidez
de la fuente
Fuente en
movimiento
EJEMPLO, el reloj despertador que cae
Vo=0 velocidad del
observador
Como el reloj se
aleja, vs es negativa
CINEMATICA
SUSTITUYENDO
Ejemplo. Los submarinos que se acercan
Vs y Vo son positivas porque se
acercan, el submarino B es el
observador
Vs y Vo son negativas porque se
alejan, el submarino B es el
observador
Tarea problemas pag 493-496
2,3,9,10,11,13,15,16,17,18,19,22
,24,32,33,37
VOLUNTARIOS PARA EXPONER TEMA ONDAS DE
CHOQUE , PAG 487, GRABACIÓN DE SONIDO
DIGITAL PAG 488, SONIDO CINEMATOGRÁFICO,
PAG 491