ONDAS SONORAS , SONIDOCapitulo 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 DECIBELESEl 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

Fuente en

movimientoDonde v es la

rapidez del sonido

y vs es la rapidez

de la fuente

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