presentacion de ondas y sonido by 2y3ItQ

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									Curso: Física 1

Tema: Bloque Temático 1: Sonido

Profesores:
Elizabeth Osorio
Irene J. Cruz Villavicencio
María Sánchez Portilla
Rubén Bonilla Aguilar
Alberto Zúñiga Alarcón
Alberto Tinoco Tapia


                                  1
      Las ondas:
Movimiento Ondulatorio



                         2
      El movimiento ondulatorio
• El movimiento ondulatorio es el proceso por
  el que se propaga energía de un lugar a otro
  sin transferencia de materia, mediante ondas.




                                              3
           Clases de ondas
• Mecánicas: Necesitan un medio natural para
  su propagación.

• Electromagnéticas: no necesitan un medio
  natural (pueden propagarse en el vacío).




                                           4
          Tipos de ondas
• Longitudinales: El medio se desplaza en la
  dirección de la propagación.




 El aire se comprime y expande en la misma
 dirección en que avanza el sonido.
                                               5
         Tipos de ondas
• Tranversales: El medio se desplaza en
  ángulo recto a la dirección de la
  propagación.




 Las ondas en un estanque avanzan
 horizontalmente pero el agua se desplaza
 verticalmente                            6
• Las ondas longitudinales siempre son
  mecánicas. Las ondas sonoras son un ejemplo
  típico de esta forma de movimiento ondulatorio.
• Las ondas transversales pueden ser
  mecánicas ( ondas que se propagan a lo largo
  de una cuerda tensa) o electromagnéticas (la
  luz o las ondas de radio).
• Algunos movimientos ondulatorios
  mecánicos, como los terremotos, son
  combinaciones      de     movimientos
  longitudinales y transversales, con lo que
  se mueven de forma circular.


                                                    7
 Elementos de una onda
      transversal
 Cresta


Amplitud




                        Valle

     Longitud de onda

                                8
Elementos de una onda
     transversal
         • Valle: punto más bajo
         de la onda
         • Cresta: punto más alto
         de la onda
         •Longitud de onda:
         distancia     entre     dos
         crestas o valles sucesivos.
         •Amplitud: altura de la
         cresta o del valle.

                                       9
             Elementos del movimiento
                   ondulatorio
• Frecuencia ( f ): Número de oscilaciones
  por segundo.
  – Se mide en hertzios (Hz)
  – 1 Hz = una oscilación en un segundo
• Período ( T ): tiempo que tarda en tener
  lugar una vibración completa.
• Por la propia definición, el período es el
  inverso de la frecuencia (T = 1/f )
  – Ejemplo: Si un movimiento ondulatorio tiene una
    frecuencia de 4 Hz, cada vibración tardará en
    producirse 0’25 s. (1/4 s.)
                                                      10
          Elementos del movimiento ondulatorio
• Longitud de onda ( λ ): Espacio que recorre una
  onda desde el inicio hasta el final de una
  oscilación.
• Velocidad de transmisión ( v ): velocidad a la que
  se propaga.
   – Recordamos que velocidad = espacio/tiempo, por lo que
     espacio = velocidad x tiempo, de donde podemos deducir que
     longitud de onda = velocidad x período
   – Si tenemos en cuenta que período = 1/ frecuencia,
     podremos decir que longitud de onda = velocidad / frecuencia, o
     lo que es lo mismo, velocidad = longitud de onda x frecuencia

 λ=v.T                   λ=v/f                    v=λ . f
                                                                  11
                  Onda estacionaria
• Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas
  de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o
  frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a través de un
  medio.
• Las ondas estacionarias permanecen confinadas en un espacio
  (cuerda, tubo con aire, membrana, etc.). La amplitud de la
  oscilación para cada punto depende de su posición, la frecuencia
  es la misma para todos y coincide con la de las ondas que
  interfieren. Hay puntos que no vibran (nodos), que permanecen
  inmóviles, estacionarios, mientras que otros (vientres o
  antinodos) lo hacen con una amplitud de vibración máxima,
  igual al doble de la de las ondas que interfieren, y con una
  energía máxima. El nombre de onda estacionaria proviene de la
  aparente inmovilidad de los nodos




                                                                 12
                                                                ONDAS SONORAS




Las vibraciones de un diapasón de frecuencia f situado cerca del
extremo de un tubo abierto producen ondas sonoras en su interior que,
al reflejarse en el interior del tubo, pueden producir la superposición de
la onda incidente y la reflejada y dar lugar al establecimiento de ondas
estacionarias. Cuando se genera la onda estacionaria, se produce una
resonancia en el interior del tubo y nuestro oído es capaz de percibir la
onda sonora.
La mayoría de los instrumentos de viento emiten sonidos por un
mecanismo similar al descrito.




                                                                        13
                                               ONDAS SONORAS




TUBO CERRADO POR UN EXTREMO



                               n=0 primer armónico
La resonancia se producirá
cuando la longitud del tubo
sea:

                     
      l  (2n  1)            n=1 segundo armónico
                     4




                              n=2 tercer armónico
                                                       14
Posibles ondas para tubo cerrado
                          L                   4L
 Fundamental, n = 1                    1 
                                               1
                                              4L
 1er sobretono, n = 3                  1 
                                               3
                                              4L
 2o sobretono, n = 5                   1 
                                               5
                                              4L
 3er sobretono, n = 7                  1 
                                               7


 Sólo se permiten los        4L
                        n       n  1, 3, 5, 7 . . .
  armónicos nones:            n

                                                         15
                                                    ONDAS SONORAS




TUBO ABIERTO POR LOS DOS EXTREMOS




                                    n=1 primer armónico
La resonancia se producirá
cuando la longitud del tubo
sea:

                 
        l  2n
                 4              n=2 segundo armónico




                                n=3 tercer armónico
                                                            16
    Posibles ondas para tubo abierto
                              L             2L
  Fundamental, n = 1                     
                                             1
                                            2L
  1er sobretono, n = 2                   
                                             2
                                            2L
  2o sobretono, n = 3                    
                                             3
                                            2L
  3er sobretono, n = 4                   
                                             4

Para tubos abiertos son
                               2L
  posibles todos los      n       n  1, 2, 3, 4 . . .
                                n
      armónicos:
                                                           17
       Columnas de aire en vibración
Tal como para una cuerda en vibración, existen
longitudes de onda y frecuencias características
para ondas sonoras longitudinales. Para tubos
se aplican condiciones de frontera:
El extremo abierto de un tubo        Tubo abierto
debe se un antinodo A en         A                  A
desplazamiento.

El extremo cerrado de un tubo        Tubo cerrado
debe ser un nodo N en
                                N                   A
desplazamiento.

                                                        18
        Definición del sonido
El sonido es una
onda mecánica
longitudinal que
viaja a través de un
medio elástico.
                            Fuente del
Muchas cosas vibran      sonido: diapasón.
en el aire, lo que
produce una onda
sonora.
                                         19
 El sonido requiere un medio para propagarse

El sonido de un timbre que suena disminuye conforme el aire
   sale del frasco. No existe sonido sin moléculas de aire.




              Batterías


                                    Bomba de vacío



            Frasco al vacío con timbre
                                                          20
                         El Sonido
• El Sonido se propaga
  mediante ondas
  longitudinales

En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los
líquidos y en los líquidos mayor que en los gases.
La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20 ºC) es de
340 m/s
En el aire, a 0 ºC, el sonido viaja a una velocidad de 331 m/s
En el agua es de 1.600 m/s
En la madera es de 3.900 m/s
En el acero es de 5.100 m/s

                                                                         21
Factores que determinan la rapidez del sonido

Las onda mecánicas longitudinales (sonido)
  tienen una rapidez de onda que depende
  de factores de elasticidad y densidad.
  Considere los siguientes ejemplos:


Un medio más denso tiene mayor inercia
  que resulta en menor rapidez de onda.

                                             acero
Un medio que es más elástico se recupera
  más rápidamente y resulta en mayor         agua
  rapidez.

                                                     22
         ¿QUÉ ES EL SONIDO?

El sonido es una sensación, en el órgano del
  oído, producida por el movimiento
  ondulatorio en un medio elástico
  (normalmente el aire), debido a cambios
  rápidos de presión, generados por el
  movimiento vibratorio de un cuerpo sonoro.




                                           23
    ELEMENTOS O FACTORES PARA QUE
               EXISTA SONIDO
. 1.- Una fuente de vibración mecánica, llamada
   fuente sonora




DIAPAZÓN     PLATILLOS   BATERÍA     GUITARRA


                                                24
Instrumentos musicales



                  Las vibraciones en
                  una cuerda de violín
                  producen ondas
                  sonoras en el aire.
                  Las frecuencias
                  características se
                  basan en la longitud,
                  masa y tensión del
                  alambre.

                                     25
ELEMENTOS O FACTORES PARA QUE
        EXISTA SONIDO

• 2. Un medio elástico a través del cual se
  propague la perturbación, es decir la
  onda sonora (sonido).
 Dicho medio puede ser el agua
  (líquidos), el aire (gases), y los metales
  (sólidos)


                                               26
 ELEMENTOS O FACTORES PARA QUE
         EXISTA SONIDO
• 3. Según los fisiólogos para que exista sonido es
  necesaria la presencia de alguien que lo reciba, es
  decir un receptor u observador de sonido.

• En la escena anterior la persona, a través del
  sentido auditivo, recibe el sonido emitido por la
  campana, dicho sonido se propagó en el aire.




                                                        27
28
       CUALIDADES DEL SONIDO


TONO                    INTENSIDAD




              TIMBRE




                                     29
                 Tono

• El tono de un sonido depende
  únicamente de su frecuencia, es decir,
  del número de oscilaciones por
  segundo. El tono de un sonido
  corresponde a nuestra percepción del
  mismo como más grave o más agudo.


                                           30
          La frecuencia y el sonido
• El tono del sonido depende de la frecuencia.
• A frecuencias bajas corresponden sonidos graves.
• A frecuencias altas corresponden sonidos agudos.




  27 Hz    100 Hz   200 Hz   440 Hz   1000 Hz   3000 Hz


                                                          31
                Tono

Cuanto mayor sea la frecuencia, más
 agudo será el sonido. Esto puede
 comprobarse, por ejemplo, comparando
 el sonido obtenido al acercar un trozo
 de cartulina a una sierra de disco:
 cuando mayor sea la velocidad de
 rotación del disco más agudo será el
 sonido producido.
                                      32
                Intensidad
• La intensidad de un sonido viene
  determinada por la amplitud del movimiento
  oscilatorio, subjetivamente, la intensidad de
  un sonido corresponde a nuestra percepción
  del mismo como más o menos fuerte.
  Cuando elevamos el volumen del radio a una
  música, o el volumen del televisor, lo que
  hacemos es aumentar la intensidad del
  sonido.
                                              33
                  Timbre
• El timbre es la cualidad del sonido que nos
  permite distinguir entre dos sonidos de la
  misma intensidad y frecuencia. Podemos así
  distinguir si una nota ha sido tocada por una
  trompeta o un violín. Esto se debe a que
  todo sonido musical es un sonido complejo
  que puede ser considerado como una
  superposición de sonidos simples.

                                                  34
          TIPOS DE SONIDOS


               SÓNICOS




INFRASÓNICOS             ULTRASÓNICOS




                                        35
1. Sonidos Sónicos: Todos aquellos sonidos
   que somos capaces de escuchar, se
   denominan sonidos sónicos
Estos sonidos tienen una frecuencia
  comprendida en el rango de 20htz a
  20000htz (veinte a veinte mil hertz).
En otras palabras, son los sonidos audibles
  al ser humano.

                                              36
2.- Infrasonidos, los cuales podemos
definirlos como las vibraciones de presión
cuya frecuencia es inferior a la que el oído
humano puede percibir; es decir entre 0 y
20 Hz. Pero, debido a que la mayoría de
los aparatos electroacústicos utilizan una
frecuencia entre 20 y 30 Hz,
consideraremos         también        como
infrasonidos a toda vibración con una
frecuencia por debajo de los 30 Hz.

                                          37
                Ultrasonido

3.- Los ultrasonidos son aquellas ondas
 sonoras cuya frecuencia es superior al
 margen de audición humano, es decir, 20
 Khz (20000 hz). aproximadamente. Las
 frecuencias utilizadas en la práctica pueden
 llegar, incluso, a los gigahertzios. En cuanto a
 las longitudes de onda, éstas son del orden
 de centímetros para frecuencias bajas y del
 orden de micras para altas frecuencias.
                                                38
  Los murciélagos en sus vuelos
     nocturnos se guían con los
ultrasonidos para no chocar contra
los objetos que se encuentran a su
               paso.


                                 39
                  El Sonido
                  El efecto Doppler

 -El tono de un sonido emitido por una fuente que se
 aproxima al observador es más agudo que si la fuente
 se aleja.
-Esto ocurre cuando un móvil que produce un sonido
va en el sentido de las ondas sonoras,
comprimiéndolas. Al ser menor la longitud de onda, el
sonido es más agudo. Por la parte posterior quedan
más separadas, longitud de onda más grande igual a
sonido más grave

                                                   40
   1. EL SIGUIENTE DIBUJO ILUSTRA LA PROPAGACIÓN DE ESTE
      TIPO DE ONDA
                         A) ELÉCTRICA
                        B) TRANSVERSAL
                        C) LONGITUDINAL
                        D) SONORA

2. ASÍ SE LLAMA A LA PROPAGACIÓN DE LA ENERGÍA POR MEDIO
   DE UNA PERTURBACIÓN EN UN MEDIO EN LUGAR DEL MEDIO
   EN SÍ.
  A)   MOVIMIENTO ONDULATORIO
  B) TRANSMISIÓN DE ELECTRICIDAD
  C) TRANSMISIÓN TÉRMICA
  D) LONGITUD DE ONDA

                                                           41
3. QUÉ NOMBRE SE LE DA A LA DISTANCIA COMPRENDIDA ENTRE
   LAS DOS FLECHAS, EN EL DIBUJO DE ABAJO.

                        A) FRECUENCIA
    Longitud de Onda


                        B) ONDA
                        C) OLA
                        D) LONGITUD DE ONDA



 4. ES EL NÚMERO DE ONDAS QUE PASAN POR UN PUNTO EN
    PARTICULAR EN UNA UNIDAD DE TIEMPO.

      A) FRECUENCIA
       B) ONDA
      C) OLA
      D) LONGITUD DE ONDA
                                                      42
5. QUÉ VIAJA POR EL ESPACIO A MAYOR VELOCIDAD?

      A) EL SONIDO

      B) LA LUZ




6. ONDAS TRANSVERSALES. (indique si es A o B )

           a   b   c




               b   c


 A)       a        c
                          B)
                   c
          a    b




                                                 43
7. TIPO DE ONDA EN DONDE LA VIBRACIÓN DE LAS PARTÍCULAS
    ES PERPENDICULAR A LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN DE
    LA ONDA.

     A) ONDA LINEAL
     B) ONDA TRANSVERSAL
     C) LONGITUD DE ONDA
     D) FRECUENCIA


8.    LAS ONDAS DE SONIDO QUE TIENEN FRECUENCIAS POR
      ARRIBA DEL INTERVALO AUDIBLE SE LLAMAN …..
           A) INFRASÓNICAS
           B) ULTRASÓNICAS
           C) ONDAS AUDIBLES
           D) LONGITUD DE ONDA
                                                          44
 9. SI DECIMOS QUE LA FRECUENCIA DE UNA ONDA ES: 50 Hertz,
    SIGNIFICA QUE ….
 A) PASAN 50 ONDAS POR UN PUNTO EN UN SEGUNDO

 B) PASAN 50 SEGUNDOS DESPUÉS DE PASAR UNA ONDA

 C) EL SONIDO SE MUEVE A 50 SEGUNDOS POR ONDA

 D) LAS ONDAS SE MUEVE A 50 ONDAS CADA 50 SEGUNDOS


10. EN LAS ONDAS LONGITUDINALES LA VIBRACIÓN DE LAS
    PARTICULAS INDIVIDUALES ES ……….. A LA DIRECCIÓN DE
    PROPAGACIÓN DE LA ONDA
  A) PERPENDICULAR
  B) PARALELA
  C) ONDULATORIA
  D)   ANTIPARALELA
                                                         45

								
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