Presentacion de Ondas y Sonido

 

Curso: Física 1 Tema: Bloque Temático 1: Sonido

Profesores: Claudia Padilla

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Las ondas: Movimiento Ondulatorio

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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.

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Clases de ondas •

•

Mecánicas: Necesitan un medio natural para su propagación. Electromagnéticas: no necesitan un medio natural pueden propagarse en el vacío). vacío).  

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Tipos de ondas •

Longitudinales: El medio se desplaza en la Longitudinales: dirección de la propagación.

El aire se comprime y expande en la misma dirección en que avanza el sonido.

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Tipos de ondas •

Tranversales: 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

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•

•

Las ondas longitudinales siempre son mecánicas.. Las ondas sonoras son un ejemplo mecánicas típico de esta forma de movimiento ondulatorio.

Las ondas transversales pueden ser mecánicas   ondas que se propagan a lo largo mecánicas de luzuna o lascuerda ondastensa) de radio).  o electromagnéticas  electromagnéticas  la

•

Algunos movimientos ondulatorios mecánicos, como los terremotos, son combinaciones de movimientos longitudinales y transversales, con lo que se mueven de forma circular.

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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 Cresta la onda Longitud de onda: onda: distancia entre dos crestas o valles sucesivos. Amplitud:: altura de la Amplitud cresta o del valle. •

•

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Elementos del movimiento ondulatorio

•

f ): Frecuencia ): Número  Número de oscilaciones por segundo. – –

•

•

Se mide en hertzios Hz)

1 Hz = una oscilación en un segundo

Período T  ):  ): tiempo  tiempo que tarda en tener tener lugar una vibración completa.

Por la propia definición, elT  período inverso de la frecuencia = 1/f ) es el –

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 •

•

λ   ):  Espacio que recorre una Longitud de onda onda desde el inicio hasta el final de una oscilación. Velocidad de transmisión v  ):  ): velocidad  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

–

 período = 1/ frecuencia  frecuencia , Si tenemos en cuenta que 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 estacionaria 

Una onda estacionaria se forma por la interferencia interferencia de  de dos ondas ondas   de la misma naturaleza con igual amplitud amplitud,, longitud de onda (o onda (o frecuencia)) que avanzan en sentido opuesto a través de un frecuencia medio. Las ondas estacionarias permanecen confinadas en un espacio (cuerda, tubo con aire, membrana, etc.). La amplitud de la oscilación para oscilación  para cada punto depende de su posición, la frecuencia es la misma para todos y coincide con la de las ondas que interfieren.estacionarios, Hay puntos que no vibran que permanecen inmóviles, mientras que(nodos), 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

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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.

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ONDAS SONORAS

TUBO CERRADO POR UN EXTREMO

n=0

primer armónico

La resonancia se producirá cuando la longitud del tubo sea:   1)   l   ( 2n 

4

n=1

segundo armónico

n=2 tercer armónico

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Posibles ondas para tubo cerrado L 

Fundamental, n = 1

 1  

     1

1er sobretono, n = 3 2o sobretono, n = 5

 1  

 1  

1 4 L 3 4 L 5 4 L 7

3er sobretono, n = 7 Sólo se permiten los armónicos nones:  nones: 

4 L

 n 



4 L n

 

n



1, 3, 5, 7 . . .

 

ONDAS SONORAS

TUBO ABIERTO ABIERTO POR LOS DOS EXTREMOS

La resonancia se producirá cuando la longitud del tubo sea: l   

2n    4

n=1 primer armónico

n=2

segundo armónico

n=3 tercer armónico

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Posibles ondas para tubo abierto L 

Fundamental, n = 1

   

2 L 1 2 L

1er sobretono, n = 2

   

2o sobretono, n = 3

   

2 2 L 3 2 L

   

3er sobretono, n = 4 Para tubos abiertos son  posibles todos los armónicos:   armónicos:

 n 



2 L

 

n



4

1, 2, 3, 4 . . .

n 17

 

Columnas de aire en vibración Tal como para una ycuerda en vibración, existen longitudes de onda frecuencias frecuenci as características para ondas sonoras longitudinales. Para tubos se aplican condiciones de frontera: El extremo abierto de un tubo debe se un antinodo A en desplazamiento.   desplazamiento. El extremo cerrado de un tubo debe ser un nodo N en desplazamiento.   desplazamiento.

Tubo abiert abierto o 

A 

A 

Tubo cerrado  cerrado  

N 

A 

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Definición del sonido El sonido es una onda mecánica longitudinal viaja a travésque de un medio elástico. Muchas cosas vibran en el aire, lo que produce una onda sonora.

Fuente del sonido: diapasón.

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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  Batterías  Bomba de vacío  vacío 

Frasco al vacío con timbre

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El Sonido •

El Sonido se propaga mediante ondas longitudinales

n general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los líquidos mayor que en los gases. La velocida sonido en el aire a una temperatur temperaturaa de 20 ºC) es de 340velocidad m/s d del sonido 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

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Factores que determinan la rapidez del sonido Las onda mecánicas longitudinales ( sonido sonido ) tienen una rapidez de onda que depende de factores de elasticidad elasticidad y  y densidad densidad.. Considere los siguientes ejemplos: Un medio más denso tiene denso tiene mayor inercia que resulta en menor menor rapidez  rapidez de onda. acero

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

agua

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

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ELEMENTOS O FACTORES PARA QUE EXISTA SONIDO . 1.1.-  Una fuente de vibración mecánica, llamada fuente sonora

DIAPAZÓN

PLATILLOS

BATERÍA

GUITARRA

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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.

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ELEMENTOS O FACTORES PARA QUE EXISTA SONIDO •

2. Un medio elástico a través del cual se

propague la perturbación, onda sonora sonido). es decir la Dicho medio puede ser el agua líquidos), el aire gases), y los metales sólidos)

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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.

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CUALIDADES DEL SONIDO

TONO   TONO

INTENSIDAD   INTENSIDAD

TIMBRE   TIMBRE

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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 nuestra del mismo comoa más gravepercepción o más agudo.

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La frecuencia y el sonido • • •

El tono del sonido depende de la frecuencia. A frecuencias bajas corresponde correspondenn sonidos graves. A frecuencias altas corresponden sonidos agudos.

27 Hz

100 Hz

200 Hz

440 Hz

1000 Hz

3000 Hz

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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

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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 el volumen del radio a una música, oelevamos el volumen del televisor, lo que hacemos es aumentar la intensidad del sonido.

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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 sonidosermusical es un como sonidouna complejo que puede considerado superposición de sonidos simples.

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TIPOS DE SONIDOS

SÓNICOS   SÓNICOS

INFRASÓNICOS   INFRASÓNICOS

ULTRASÓNICOS   ULTRASÓNICOS

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1. Sonidos Sónicos: Todos aquellos sonidos que somos capaces de escuchar, se denominann sonidos sónicos denomina 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.  humano. 

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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 Pero, electroacústicos debido a que lautilizan mayoríauna de los Hz. aparatos frecuencia entre 20 y 30 Hz, consideraremos infrasonidos a toda también vibración concomo una frecuencia por debajo de los 30 Hz.  Hz. 

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Ultrasonido 3.- Los ultrasonidos son aquellas ondas sonoras cuya frecuencia es superior al margen de audición humano, es decir, Las 20 Khz 20000 hz). aproximadamente. frecuencias utilizadas en la práctica pueden llegar, incluso, adelosonda, gigahertzios. cuanto las longitudes éstas sonEndel ordena de centímetros para frecuencias bajas y del orden de micras para altas frecuencias.

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murciélagos en sus Los nocturnos se guían convuelos los ultrasonidos para no chocar contra los objetos quepaso. se encuentran a su

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El Sonido El efecto Doppler

-El tono de un sonido emitido 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,

comprimiéndola comprimiéndolas. s. Al ser longitud quedan de onda, el sonido es más agudo. Pormenor la partelaposterior más separadas, longitud de onda más grande igual a sonido más grave

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1. EL SIGUIE SIGUIENTE NTE DIBUJO ILUSTRA LA PROPA PROPAGACIÓN GACIÓN DE ESTE TIPO DE ONDA A) ELÉCTRICA B) TRANSVERSAL C) LONGITUDINAL D) SONORA 2. ASÍ SE LLAMA LLAMA A LA PROP PROPAGAC AGACIÓN IÓN DE LA ENERGÍA POR MEDIO DE UNA PERTURBACIÓN EN UN MEDIO EN LUGAR DEL MEDIO EN SÍ. A) MOVIMI MOVIMIENTO ENTO ONDULA ONDULATORIO TORIO B) TRAN TRANSMISIÓN SMISIÓN DE ELECTRICIDAD C) TRANSMISIÓN TÉRMICA D) LONGITUD DE ONDA

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3. QUÉ NOMBRE SE LE DA A LA DISTA DISTANCIA NCIA COMPRENDIDA ENTRE LAS DOS FLECHAS, EN EL DIBUJO DE ABAJO. Longitud de Onda

A) FRECUENCIA FRECUENCIA   B) ONDA ONDA   C) OLA D) LONGITUD DE ONDA

4. ES EL NÚMERO ONDAS QUE POR UN PUNTO EN PARTICULAR ENDE UNA UNIDAD DEPASAN TIEMPO. A) FRECUENCIA B) ONDA C) OLA

D) LONGITUD DE ONDA 42  

5. QUÉ VIAJA POR EL ESPA ESPACIO CIO A MA MAYOR YOR VELOCIDAD? A) EL SONIDO B) LA LUZ

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

 b

 b

A) a

c

c

c

c a

 b

B)

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7. TIPO DE ONDA EN DONDE LA VIBRACIÓN DE LAS PARTÍCULAS PARTÍCULAS ES PERPENDICULAR A LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA. A) ONDA LINEAL B) ONDA TRANSVERSAL C) LONGITUD DE ONDA D) FRECUENCIA

ONDAS S DE SONIDO QUE TIENEN FRECUENCIA FRECUENCIAS S POR 8. LAS ONDA ARRIBA DEL INTERVALO AUDIBLE SE LLAMAN …..  

A) INFRASÓNICAS B) ULTRASÓNICAS C) ONDAS AUDIBLES D) LONGITUD DE ONDA

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9. SI DECIMOS QUE LA FRECUENCI FRECUENCIA A DE UNA ONDA ES: 50 Hertz, SIGNIFICA QUE ….  A) PASAN 50 OND ONDA AS POR UN PUN PUNTO TO EN UN SEG SEGUND UNDO O 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 CADA 50 SEGUNDOS 10. EN LAS ONDAS LONGIT LONGITUDINALES UDINALES LA VIBRACIÓN DE LAS PARTICULAS INDIVIDUALES ES ……….. A LA DIRECCIÓN DE 

PROPAGACIÓN DE LA ONDA A) PERPENDICULAR B) PARALELA C) ONDULATORIA D) ANTIPARALELA