Profesor: Guillermo Manosalva Curso: 1º Medio Contenido: Vibraciones y sonidos Habilidades: Identificar, comprender, aplicar. Sub-sector: Física Guía de Verano Vibraciones y sonidos Profesor: Guillermo Manosalva Instrucciones: 1. Leer el texto. 2. Construir un mapa conceptual. Los sonidos se originan por la vibración de algún cuerpo1 o medio material, sin embargo, no todas las vibraciones producen sonidos audibles. Es posible que te preguntes ¿qué es una vibración?, una vibración es un movimiento de vaivén de un cuerpo que posee energía, la que permite que el cuerpo se mueva de un lado a otro respecto a su posición de equilibrio. Antes de comenzar a vibrar, un cuerpo se encuentra en “reposo”, a este estado (posición) se le denomina posición de equilibrio. Para que se produzca una vibración debe haber algo que perturbe el estado de reposo en el que se encuentra un cuerpo. Una vez que se ha producido una perturbación del equilibrio, el cuerpo comienza a vibrar. Mientras vibra, el cuerpo se mueve de un lado a otro respecto de su posición de equilibrio. Cuando un cuerpo vibra, se produce un ciclo de vibración. El ciclo es el recorrido completo que realizan algunos cuerpos, desde una posición inicial hasta que retornan a este punto. Cuando los ciclos tienen la misma duración, se denominan vibraciones periódicas, éstas poseen valores que la caracterizan; el período y la frecuencia. El período es el tiempo que tarda un cuerpo abrevia con la letra T, mientras que la frecuencia ciclos que completa un cuerpo en un determinado letra f. La unidad más usada para la frecuencia es número de oscilaciones en 1 segundo. 1 en completar un ciclo y se corresponde al número de tiempo, se simboliza con la hertz (Hz) y corresponde al 1 Cuerpo o medio material es cualquier sistema formado por partículas de materia (átomos y moléculas). Puede ser un sólido, un líquido o un gas. T = f La frecuencia y el período de vibración son inversamente proporcionales. Esto quiere decir que si, por ejemplo, uno se duplica, el otro se reduce a la mitad. La relación entre el período y la frecuencia de vibración se puede escribir de la siguiente forma: El tono de un sonido El que un sonido sea percibido de forma más o menos grave o más o menos agudo depende en parte de la persona que lo percibe, lo que se denomina como la característica psico-acústica, aunque también se relaciona con la frecuencia de la vibración que lo genera. Un sonido de tono grave o bajo, como la bocina de un tren, es producido por una vibración de baja frecuencia. En cambio, un sonido de tono agudo o alto como el sonido de una máquina dental, es producido por una vibración de alta frecuencia. Intensidad del sonido Normalmente percibimos los sonidos con diferente intensidad, lo que en lenguaje común llamamos “volumen” (fuerte o débil). La intensidad de un sonido depende de la energía que transporta y se relaciona con la amplitud de la vibración que lo genera. Las vibraciones de gran amplitud producen sonidos “fuertes” o intensos, mientras que las vibraciones de baja amplitud dan como resultado sonidos “débiles”. La intensidad del sonido disminuye con la distancia. Cada vez que te alejas de una fuente sonora, la intensidad disminuye (tu percepción) La unidad de medida más conocida para medir la intensitas de un sonido es el decibel (dB), que deriva del nombre del inventor Alexander Graham Bell (1847 – 1922). Los sonidos se transmiten El sonido que se genera en un lugar es capaz de llegar a otro. A esto se le llama transmisión del sonido. El sonido se transmite sólo a través de medios materiales, mediante la vibración de moléculas del medio por donde viaja. En el aire por ejemplo, producto de una vibración en algunas zonas las moléculas de los gases del aire se juntan (zonas de compresión) y en otras zonas se alejan (zonas de rarefacción). Esta alteración en las moléculas del aire es la que transmite el sonido. Es importante recordar que las moléculas de aire no se trasladan de un lugar a otro, sino que vibran en torno a su posición de equilibrio, transmitiendo así la energía liberada al emitir el sonido. Lo que se transmite con el sonido es la energía y no la materia. Los sonidos necesariamente se transmiten a través de un medio material (sólido, líquido y gaseoso). En base a la información presentada anteriormente ¿podrían dos astronautas conversar en la superficie de la luna?, la respuesta es no, la razón es que en la Luna no existe atmosfera, sólo hay vacío, y el sonido no se propaga por el vacío. La rapidez de la transmisión del sonido depende de algunas propiedades físicas del medio por el que se propaga, como la elasticidad, la densidad y la temperatura. Mientras más elástico es el material más rápida es la transmisión del sonido. El sonido es transmitido con mayor rapidez en los cuerpos más densos, como los sólidos, puesto que tienen un mayor número de moléculas disponibles para propagar el sonido. A mayor temperatura, mayor rapidez de transmisión del sonido. En el caso del aire, existe una relación que permite calcular la velocidad del sonido (v) en función de la temperatura del aire expresada en grados Celsius (t): V = (331 + 0,6 t)m/s El sonido se refleja Los sonidos se reflejan cuando se encuentran con obstáculos. El sonido que llega al obstáculo se llama sonido incidente y el sonido que se devuelve es el sonido reflejado. El obstáculo que refleja el sonido se llama medio reflector. Cuando un sonido se refleja, generalmente cambia la dirección en que se propaga y pierde una cantidad de energía. Cuando los sonidos de reflejan varias veces, y no pueden ser distinguidos por separado, se denomina reverberación. Los sonidos se reflejan mejor en las superficies planas, que en una superficie suave y rugosa, como una cortina, la razón es que en estas la mayor parte de la energía incidente es absorbida, reflejándose solo un pequeño porcentaje. Los materiales blandos y de baja densidad como las alfombras, esponjas, las gomas y las cortinas poseen en su interior numerosas cavidades con aire. Esto hace que el sonido se refleje muchas veces en su interior, sin salir. Por eso se dice que estos materiales absorben el sonido, reduciéndose la reverberación de los sonidos en su interior. Se ha comprobado que los sonidos de alta frecuencia se absorben mejor que los de baja frecuencia. ¿Cómo escuchamos los sonidos? Nuestros oídos nos permiten percibir ondas sonoras producidas a nuestro alrededor, las que no son interpretadas como sonidos en nuestro cerebro. El sonido ingresa al oído por el pabellón, que comúnmente llamamos oreja, y avanza hacia el canal auditivo. Luego, el sonido llega al tímpano, que es una membrana elástica y lo hace vibrar. Esta vibración se transmite a una cadena de tres pequeños huesos: el martillo, el yunque, y el estribo. Los huesecillos amplifican unas 40 veces el sonido mediante el mecanismo de palanca: un pequeño movimiento del martillo produce un gran movimiento del estribo. Este movimiento hace vibrar la ventana oval. La vibración de la ventana oval es transmitida a través de un fluido que está dentro de una cóclea o caracol hasta la membrana basilar. La vibración de la membrana basilar estimula las terminaciones nerviosas del órgano de Corti, lo que genera un impulso nervioso que viaja a través del nervio auditivo hasta el encéfalo. Allí el impulso nervioso se interpreta como sonido completándose el proceso de la audición. Nuestro oído es capaz de percibir sonidos de frecuencias entre los 20 Hz y los 20.000 Hz aproximadamente. Los infrasonidos y los ultrasonidos no son audibles para el ser humano. Los infrasonidos son las frecuencias inferiores a 20 Hz y los ultrasonidos son aquellos con frecuencias superiores a 20.000 Hz. Estructura del oído