01 Ondas y Movimientos Oscilatorios

8/19/2019 01 Ondas y Movimientos Oscilatorios

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ACUSTICA


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Acústica

• Rama de la física que estudia el sonido desdediferentes aspectos

• La forma de producción (las fuentes sonoras)

• Transmisión en diferentes medios (fenómenosasociados)

• Características de su percepción (objetivas ysubjetivas)


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Subdisciplinas de la Acústica

RAMA OBJETO DE ESTUDIO

Acústica física Análisis de los fenómenos sonoros mediante modelos físicos ymatemáticos

Psicoacústica Estudio de las sensaciones evocadas por los sonidos y sus diferentesparámetros

Acústica musical Estudio de los instrumentos musicales, las escalas, los acordes, etc.

Acústica arquitectónica Estudio de la acústica de salas y su influencia sobre la escucha de lapalabra y la música

Bioacústica Estudio del efecto de los sonidos sobre los seres vivos y de los sonidosproducidos por éstos

Acústica fisiológica Estudio del funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja hasta lacorteza cerebral

Acústica ultrasónica Estudio del sonido inaudible de alta frecuencia y sus aplicaciones

Acústica Subacuática Estudio del sonido en el agua y sus aplicaciones

Macroacústica Estudio de sonidos extremadamente intensos (explosiones)

Acústica estructural Estudio del sonido que se propaga por las estructuras de forma devibraciones

Acústica fonética Análisis de las características del habla y sus aplicaciones

Mediciones acústicas Técnicas de medición de diversos parámetros acústicos (frecuencia,intensidad, espectro, etc.)


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Ondas y movimientos

oscilatorios


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Onda Mecánica

• Perturbación que se propaga por un mediomaterial elástico con una velocidad que depende

de las condiciones físicas del mismo.• El medio se deforma y recupera (vibrando) al paso

de la onda

• Pulso (una sola perturbación)

• Tren de ondas (perturbaciones sucesivas)


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Propagación de una onda mecánica

• Necesita de un medio material para propagarse

• La materia en todos sus estados (fases) secompone de pequeñas partículas llamadas“moléculas”

• En ausencia de una perturbación el medio seencuentra en equilibrio

• Equilibrio ! Reposo


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Sólidos

• Las moléculas realizan movimientos vibratoriosalrededor de centros mas o menos fijos formandoun retículo molecular


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Líquidos

• Las moléculas realizan movimientos vibratoriosalrededor de centros con mayor libertad peropermanecen a distancias relativamente fijas


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Gases• Moléculas con mayor capacidad de movimiento.

• Describen trayectorias rectilíneas hasta que chocancon otras o con las paredes.

• Equilibrio dinámico = estadísticamente hay tantas quese mueven en una dirección como en la contraria


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Velocidad de propagación de una onda mecánica

• Al introducir una perturbación en un medio enequilibrio, esta no afecta a todas las partes delmedio inmediatamente

• Se propagará por el medio a una velocidaddeterminada

• La velocidad de propagación depende de laspropiedades físicas del medio,independientemente de las condiciones que ledieron origen.


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Propagación de una ondaONDAS TRANSVERSALES

Las partículas del medio se desplazanperpendicularmente a la dirección de propagaciónde la onda


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Propagación de una ondaONDAS LONGITUDINALES

Las partículas del medio se desplazan endirección colineal a la de propagación


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Tipos de ondas

ONDA TORSIONAL• Las partículas del medio giran en un plano

perpendicular a la dirección de propagación de la onda


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Las partículas del medio oscilan alrededor deuna posición de reposo

NO HAY TRANSPORTE DE MATERIA SINO DEENERGÍA


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Velocidad de propagación

• Transversal

T: Tensión µ:Densidad lineal.

• Longitudinal

En fluidos, B: Módulo de compresibilidad; !:Densidad (volumétrica)

v =T

µ

v = B

!


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Repaso

• Onda: perturbación que se propaga desde un punto del espacio

• No transporta materia sino energía

• Onda mecánica: necesita de un medio material elástico para propagarse

• En medios isótropos, la velocidad de propagación es constante en todas lasdirecciones

• Transversales: las partículas se desplazan en dirección perpendicular a la depropagación

• Longitudinales: las partículas de desplazan en dirección colineal a la depropagación

• Torsionales: las partículas describen un arco de circunferencia o un giro en unplano perpendicular a la dirección de propagación


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Movimientos oscilatorios

• Movimiento de un cuerpo (o partícula) alrededorde un punto de reposo

• Trayectoria que retorna al punto de partida y serepite en el tiempo

• Movimientos oscilatorios elementales: MAS(movimiento armónico simple) y MCU (movimientocircular uniforme)


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•

Movimiento de un cuerpo (o partícula) alrededor de unpunto de reposo

• Trayectoria que retorna al punto de partida y se repiteen el tiempo

• Movimientos oscilatorios elementales: MAS (movimientoarmónico simple) y MCU (movimiento circular uniforme)


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Magnitudes del MAS y MCU• Período (T): Tiempo en realizar una oscilación

[T] = segundo

• Frecuencia (f): Cantidad de oscilaciones por segundo

[f] = Hz = cps =1/seg

• En MCU también se expresa la frecuencia en rpm

• Amplitud (A): máximo desplazamiento de la partícula respecto a su posición dereposo


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Magnitudes de los MAS y MCU

Relación entre período y frecuencia

EL PERIODO DEBE ESTAR EN SEGUNDOSPARA QUE LA FRECUENCIA RESULTE EN Hz

T =1

f

f =1

T


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Magnitudes de MAS y MCUEcuación del movimiento

armónico simple

y = A.sen(2! ft +" ) = A.sen(2!

T t +" )

f = frecuencia

T = Período

A = Amplitud (máximo desplazamiento de la partícularespecto a su punto de reposo)

= fase inicial

!

!


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Representación de una onda


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Como se escuchan las magnitudes estudiadas?


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Longitud de Onda

•

Cuando una onda periódica se propaga por unmedio material, algunas partículas del mismorealizarán el mismo movimiento al mismo tiempo.

• Longitud de onda ("): distancia entre dos partículas

sucesivas del medio que se mueven “en fase”


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Período y Longitud de Onda

x

Cuerda Aire

T

x

! !


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Parámetros

• Período (T) [T] = segundo

Tiempo que tarda una partícula (o un cuerpo) en realizar una oscilación

• Frecuencia (f) [f] = Hz

Cantidad de oscilaciones que realiza una partícula por segundo

• Longitud de onda (!) [!] = m

Distancia entre dos partículas sucesivas del medio que se mueven EN FASE

Distancia recorrida por la perturbación en un tiempo igual al Período T

• Velocidad de propagación (de la onda) (v) [v] = m/s

Velocidad con la que la perturbación se propaga por el medio


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Relación entre magnitudes

• Sea v la velocidad de propagación de una ondaperiódica en un medio determinado

• Entonces resultará que

• Donde [v]=m/s; [f]=Hz; [T]=seg. y "=metros

v = ".f = " /T


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FIN

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