EL SONIDO Cmo se genera y propaga el

EL SONIDO ¿Cómo se genera y propaga el sonido? 1. Se requiere un cuerpo que vibre 2. Un medio de propagación • Solido • Líquido • Gaseoso ONDA MECÁNICA • Las partículas oscilan en la dirección de propagación: ONDA LONGITUDINAL

Rangos de audición del ser humano INFRASONIDO RANGO AUDIBLE ULTRASONIDO Menores de 20 Hz-20000 Hz Superiores a 20000 Hz ONDAS DE SONIDO En resumen: Según su naturaleza Según forma de propagar Rango Onda mecánica Onda longitudinal 20 y 20 k. Hz

PROPIEDADES DEL SONIDO Sonido Tono Timbre Permite diferenciar si un sonido es fuerte o débil. Permite diferenciar si un sonido es agudo o grave. Es la característica que comúnmente asociamos como el "volumen" del sonido. Es la característica que comúnmente asociamos con sonidos altos o bajos. Permite diferenciar dos fuentes sonoras sonando con el mismo tono y la misma intensidad Intensidad

PROPIEDADES DEL SONIDO 1. - INTENSIDAD: Propiedad que se relaciona con la energía que propaga la onda sonora • Cuando un radiorreceptor funciona «a todo volumen» produce un sonido de gran intensidad o como se dice comúnmente «un sonido fuerte» • El tic-tac de un reloj es un sonido de baja intensidad o como se dice comúnmente un «sonido débil» MAYOR INTENSIDAD MAYOR AMPLITUD MAYOR ENERGÍA

§ El nivel de intensidad del sonido se mide en una unidad denominada bel (en homenaje a Alexander Graham Bell). En la practica, un submúltiplo se esta unidad es lo que más se usa: 1 decibel (d. B) = 0, 1 Bel. 10 decibeles = 1 Bel

La intensidad de una onda sonora disminuye al alejarse de la fuente A MAYOR DISTANCIA MENOR INTENSIDAD La intensidad de una onda sonora es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a la fuente sonora EJEMPLO: Una persona se aleja al triple de distancia de la fuente sonora. ¿Cuánto varia la intensidad del sonido?

2. - EL TONO: • El tono de un sonido es la cualidad que nos permite clasificarlo como grave o agudo • En general, los hombres tienen voz grave, y las mujeres voz aguda Depende El tono Mayor frecuencia Sonido agudo Menor frecuencia Sonido Grave La frecuencia

3. - EL TIMBRE: Se tienen dos sonidos sonando simultáneamente, con las siguientes características: • A pesar de tener dos sonidos de igual tono e intensidad; nuestro oído puede diferenciar ambos sonidos: ¿CÓMO ES POSIBLE QUE NUESTRO OÍDO DISTINGA UN SONIDO DE OTRO? Porque ambos sonido tienen distinto «TIMBRE» , propiedad que nos permite diferenciar dos sonidos de igual tono e intensidad

ACTIVIDADES 1. - Clasifica los siguientes sonidos según su tono: 3. - Clasifica los sonidos según su intensidad, Marca una X según corresponda:

2. - Un sonido se incrementa desde los 70 d. B hasta los 100 d. B. ¿Cuántas veces varía la intensidad del sonido? 4. - La nota DO de la escala musical tiene una frecuencia de 264 Hz, y la nota LA, de 440 Hz: ¿Cuál de estos dos notas es más aguda? Explique 5. - ¿Puede un sonido ser grave e intenso a la vez? ¿Y agudo y débil? 6. - Una persona se aleja al doble de una fuente sonora ¿Cuánto varía la intensidad del sonido?

RAPIDEZ DEL SONIDO Depende TIPO DE MEDIO TEMPERATURA DENSIDAD • SÓLIDO • LÍQUIDO • GASEOSO GASES v(m/s) LÍQUIDOS v(m/s) SÓLIDOS v(m/s) Aire (0 °C) 331 Agua (0 °C) 1490 Hierro 5130 Aire (100 °C) 386 Agua de mar (100 °C) 1530 Aluminio 5100 Madera 4500

MAYOR DENSIDAD MAYOR RAPIDEZ MAYOR TEMPERATURA MAYOR RAPIDEZ SOLIDO LÍQUIDO GASEOSO La rapidez del sonido es mayor en solidos, luego en medios líquidos y finalmente en medios gaseosos SOLIDOS > LÍQUIDOS > GASEOSOS

Un sonido A de gran frecuencia y un sonido B de baja frecuencia se propagan por el aire ¿Cuál se propaga con mayor rapidez? Ninguno, ambos se propagan con igual rapidez. No existe ninguna relación entre la rapidez y la frecuencia Un sonido A de gran intensidad y un sonido B de baja intensidad se propagan por el aire ¿Cuál se propaga con mayor rapidez? Ninguno, ambos se propagan con igual rapidez. No existe ninguna relación entre la rapidez y la intensidad Dos sonidos de distinta frecuencia que se propagan en el mismo medio homogéneo, necesariamente tienen igual rapidez. Dos sonidos de distinta amplitud que se propagan en el mismo medio homogéneo, necesariamente tienen igual rapidez. La rapidez de la onda sonora es independiente de la frecuencia y de la longitud de onda, en un medio homogéneo y a temperatura constante esta rapidez es también constante.

RAPIDEZ DEL SONIDO EN EL AIRE En el aire 15°C 340 [m/s] 1224 [Km/h] Medio gaseoso Temperatura Experimentalmente se sabe que la rapidez del sonido se incrementa en 0, 6 m/s por cada °C de temperatura. La siguiente relación permite determinar la rapidez del sonido en función de la temperatura: Vo= Rapidez del sonido a 0°C 331 m/s T= temperatura del aire en °C V= Rapidez del sonido

EJEMPLOS: 1. - ¿Por que resulta ser un buen método para averiguar si se aproxima un tren? 2. - Determina la rapidez del sonido en el aire cuando su temperatura es de: a) 10ºC b) 20ºC 3. - a) si la temperatura del aire es de 15 ºC. ¿Cuánto tarda una onda sonora en recorrer una distancia de 170 m? b) ¿Y si la temperatura ambiente es de 10 ºC?

4. - El timbre del colegio se encuentra a 100 m de la sala. a) ¿Cuánto tarda el sonido del timbre en llegar a la sala? (t=15ºC) b) Si la temperatura es 5 ºC ¿Cuánto tarda el sonido en llegar? 5. - Una persona se encuentra frente a un muro, emite un sonido este llega al muro, se refleja y vuelve a la persona luego de 2, 4 segundos ¿Qué distancia existe entre el muro y la persona?

EJERCICIOS

FENÓMENOS ASOCIADOS A LA PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS SONORAS: REFRACCIÓN INTERFERENCIA REFLEXIÓN FENÓMENOS SONOROS PULSACIONES DIFRACCIÓN

FENOMENOS ASOCIADOS AL SONIDO 1. REFLEXION Se produce cuando el sonido “rebota” en una superficie. Existen dos fenómenos asociados a la reflexión del sonido: ECO REVERBERACIÓN Consiste en volver a escuchar un sonido producto de la reflexión. Se produce porque el sonido reflejado tarda más de 0, 1 s en volver al emisor del sonido Consiste en una ligera prolongación del sonido una vez que se ha extinguido el original. La reflexión del sonido se puede corregir colocando materiales blandos de baja densidad, tanto en las paredes como en el suelo o techo (como por ejemplos cortinas, alfombras, etc. ) que absorban la mayor parte del sonido.

FENOMENOS ASOCIADOS AL SONIDO 2. REFRACCIÓN 3. DIFRACCIÓN Cuando una onda sonora pasa a un medio de diferente densidad; experimenta un cambio de dirección y rapidez. En una refracción la onda sonora conserva su frecuencia (tono) y periodo, y modifica su rapidez y longitud de onda Ocurre cuando una onda que se propaga encuentra un obstáculo: como un muro o un orificio • La onda sonora rodea el muro • Al pasar por el orificio la onda sonora se abre DIFRACCIÓN

REFRACCIÓN EN UN MISMO MEDIO A DISTINTA TEMPERATURA

4. INTERFERENCIA Ocurre cuando se superponen dos ondas sonoras INTERFERENCIA CONSTRUCTIVA CRESTA+CRESTA VALLE+VALLE INTERFERENCIA DESTRUCTIVA CRESTA+VALLE SONIDO+SONIDO MÁS INTENSO SONIDO+SONIDO SILENCIO

• Interferencia de dos ondas sonoras de igual frecuencia: INTERFERENCIA CONSTRUCTIVA CRESTA+CRESTA VALLE+VALLE SONIDO+SONIDO MÁS INTENSO INTERFERENCIA DESTRUCTIVA CRESTA+VALLE SONIDO+SONIDO SILENCIO

INTERFERENCIA DESTRUCTIVA: • CRESTA+VALLE INTERFERENCIA CONSTRUCTIVA: • CRESTA+CRESTA • VALLE+VALLE

5. PULSACIONES • Ocurre cuando se superponen • La intensidad del sonido dos sonidos cuyas frecuencias resultante fluctúa, primero se (tonos) son ligeramente distintas eleva y luego vuelve a descender y así sucesivamente Frecuencia A Frecuencia B Sonido resultante

RESONANCIA 1. Se llama frecuencia natural al sonido característico de un objeto cuando vibra. La frecuencia natural depende de factores tales como la elasticidad y la forma del objeto. Dos objetos diferentes, por lo general, emiten sonidos distintos cuando vibran. 2. Es posible inducir la vibración de un objeto cuando con otro objeto genera la misma frecuencia natural

6. EFECTO DOPPLER Es un cambio aparente en la frecuencia con la cual se recibe un sonido, producto de un movimiento de la fuente sonora La distancia entre cresta y cresta es la misma en todas las direcciones Un observador en B vería que las ondas llegan con mayor frecuencia Las ondas llegan misma frecuencia puntos A y B Un observador en A vería que las ondas llegan con mayor frecuencias con la a los

En el caso del sonido en el aire:

CUANDO LA FUENTE SONORA SE ACERCA SE ALEJA MENOR FRECUENCIA MAYOR FRECUENCIA SONIDO GRAVE (MENOR TONO) SONIDO AGUDO (MAYOR TONO) f= Frecuencia percibida por el receptor (Hz) fo=Frecuencia de la fuente sonora (Hz) v= rapidez del sonido en el aire (m/s) USAR v. F=rapidez de la fuente (m/s) (+) cuando se aleja (-) cuando se acerca

APLICACIÓN: Sistema de control de velocidad por radar

EJEMPLO: La sirena de un tren que se mueve con una rapidez de 72 Km/h emite un sonido cuya frecuencia es de 1000 Hz. Si la temperatura del aire es de 20 ºC. Determina la frecuencia que percibe una persona en la estación, cuando el tren se: a) Acerca b) Aleja

EJERCICIOS