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Principios basicos de la onda sonora
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ACUSTICAGabriel Data
Guillermo Jardón
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Acústica
• Rama de la física que estudia el sonido desde diferentes
aspectos
• La forma de producción (las fuentes sonoras)
• Transmisión en diferentes medios (fenómenos
asociados)
• Características de su percepción (objetivas y subjetivas)
RAMA OBJETO DE ESTUDIO
Acústica física Análisis de los fenómenos sonoros mediante modelos físicos y matemáticos
Psicoacústica Estudio de las sensaciones evocadas por los sonidos y sus diferentes parámetros
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 la palabra y la música
Bioacústica Estudio del efecto de los sonidos sobre los seres vivos y de los sonidos producidos por éstos
Acústica fisiológica Estudio del funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja hasta la corteza 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 de vibraciones
Acústica fonética Análisis de las características del habla y sus aplicaciones
Mediciones acústicas Técnicas de medición de diversos parámetros acústicos (frecuencia, intensidad, espectro, etc.)
Ondas y movimientos oscilatorios
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Onda Mecánica• Perturbación que se propaga por un medio material
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)
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Propagación de una onda mecánica
• Necesita de un medio material para propagarse
• La materia en todos sus estados (fases) se compone de pequeñas partículas llamadas “moléculas”
• En ausencia de una perturbación el medio se encuentra en equilibrio
• Equilibrio ≠ Reposo
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Sólidos• Las moléculas realizan movimientos vibratorios
alrededor de centros mas o menos fijos formando un retículo molecular
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Líquidos• Las moléculas realizan movimientos vibratorios
alrededor de centros con mayor libertad pero
permanecen a distancias relativamente fijas
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Gases• Moléculas con mayor capacidad de movimiento.
• Describen trayectorias rectilíneas hasta que chocan con otras o con las
paredes.
• Equilibrio dinámico = estadísticamente hay tantas que se mueven en una
dirección como en la contraria
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Velocidad de propagación de una onda mecánica
• Al introducir una perturbación en un medio en equilibrio,
esta no afecta a todas las partes del medio
inmediatamente
• Se propagará por el medio a una velocidad determinada
• La velocidad de propagación depende de las
propiedades físicas del medio, independientemente de
las condiciones que le dieron origen.
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Propagación de una ondaONDAS TRANSVERSALES
Las partículas del medio se desplazan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda
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Propagación de una ondaONDAS LONGITUDINALES
Las partículas del medio se desplazan en dirección colineal a la de propagación
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Propagación de una ondaONDA 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 de una posición de reposo
NO HAY TRANSPORTE DE MATERIA SINO DE ENERGÍA
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Velocidad de propagación
• Transversal
T: Tensión µ: Densidad lineal.
• Longitudinal
En fluidos, B: Módulo de compresibilidad; ρ: Densidad
(volumétrica)
v = Tµ
v = Bρ
v = Yρ
Data - Jardón Escuela de Música UNR
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 las direcciones
• Transversales: las partículas se desplazan en dirección perpendicular a la de
propagación
• Longitudinales: las partículas de desplazan en dirección colineal a la de propagación
• Torsionales: las partículas describen un arco de circunferencia o un giro en un plano
perpendicular a la dirección de propagación
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Movimientos oscilatorios
• Movimiento de un cuerpo (o partícula) alrededor de un punto de reposo
• Movimientos oscilatorios elementales: MAS (movimiento armónico simple) y MCU (movimiento circular uniforme)
Movimientos oscilatorios
Data - Jardón Escuela de Música UNR
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 de reposo
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Magnitudes de los MAS y MCURelación entre período y frecuencia
EL PERIODO DEBE ESTAR EN SEGUNDOS PARA
QUE LA FRECUENCIA RESULTE EN Hz
T =1f
f = 1T
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Ecuación del MAS
y = A.sen(2π ft +ϕ ) = A.sen(2πTt +ϕ )
f = frecuencia
T = Período
A = Amplitud (máximo desplazamiento de la partícula respecto
a su punto de reposo)
= fase inicialϕ
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Forma de Onda
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Longitud de Onda• Cuando una onda periódica se propaga por un medio material, algunas
partículas del mismo realizarán el mismo movimiento al mismo tiempo.
• Longitud de onda (λ): distancia entre dos partículas sucesivas del medio que se mueven “en fase”
Período y Longitud de Onda
x
Cuerda Aire
T
x
λ λ
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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 (𝝀) [𝝀] = 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
Data - Jardón Escuela de Música UNR
Relación entre magnitudes• Sea v la velocidad de propagación de una onda periódica en un
medio determinado
• Entonces resultará que
• Donde [v]=m/s; [f]=Hz; [T]=seg. y λ=metros
v = 𝜆.f = 𝜆/T
FIN