Capitulo 5 Ondas y Sonido

1. Capitulo 5 Ondas y Sonido Prof. Franklin Rivera Prof. Franklin Rivera

2. Ondas • Que son ondas? Las ondas envuelven vibración y occilación de algún tipo. • El tocar la superficie del agua causa ondas en circulos viajando desde el origen hacia afuera • Nuestros oidos son receptores de occilaciones de moleculas en forma de sonido • La ondas tambien tienen energia pero no tienen masa, son bandas comprimidas de energía • Un sonido agudo de una bocina es capaz de romper una copa de vidrio Prof. Franklin Rivera

3. Tipos de ondas Prof. Franklin Rivera

4. Ondas • Un disturbio viajante que consiste de vibraciones coordinadas que transmiten energía sin movimiento neto de la materia • El sonido, las ondas de agua y otros tipos similares de ondas consisten de vibración de materia, en la mayoría de los casos la materia es agua o aire. • Esa substancia por la cual viaja la onda se le conoce como medio de transporte de la onda. • Estas partículas vibran por ese medio de un modo coordinado para formar la onda. • Si no hay materia no viaja la onda Prof. Franklin Rivera

5. Ondas • Las ondas de vibración requieren un medio para desplazarse. • Como el sonido, ondas de agua, una onda a través de una cuerda y otros son ejemplos de ondas que no pueden existir en un vacio. • En un vacio no hay materia • Por otra parte las ondas de luz, radio, microondas y rayos X si pueden viajar a través del vacío por que no requieren un medio para su propagación. Véase Ondas Electromagnéticas Prof. Franklin Rivera

6. Ondas • Las ondas se transportan en una gran variedad de substancias tales como • Gases – sonido • Líquidos – ondas • Sólidos – ondas sísmicas • Algunas trabajan en forma lineal como el caso de la cuerda. Otras trabajan superficial como en el agua y otras trabajan a través del espacio en cualquier dimensión como el sonido. Prof. Franklin Rivera

7. Tipos de Onda • La ondas las podemos identificar por onda de pulso y onda continua. • Una explosión, un flash, una ola, los latidos del corazón son ejemplos de de pulso. • La vibración de una cuerda, la luz, del sol son ondas continuas. Prof. Franklin Rivera

8. Tipos de onda • También podemos clasificar las ondas por su orientación de oscilación de onda. • Onda Transversal • Donde la onda oscila de forma perpendicular a la dirección de onda • Ondas en una Cuerda, ondas electromagnéticas, ondas sísmicas • Onda Longitudinal • Onda en la cual las oscilaciones van a lo largo de el viaje de onda • Sonido en el aire Prof. Franklin Rivera

9. Diagrama de la onda • Amplitud (Amplitude): es el máximo desplazamiento de puntos en una onda, medida desde un punto equilibrado • Es la distancia máxima del pico de una onda o de un valle de una onda • Esta puede ser uno pocos milímetros como también metros de distancia • Cuando escuchamos sonidos a mayor amplitud mas fuerte será el sonido Prof. Franklin Rivera

10. Diagrama de la onda • Largo de onda (wavelengh): es la distancia entre dos picos sucesivos en una onda. Tambien pueden medirse entre dos valles. Su símbolo es conocido como lambda (λ) • El largo de onda del sonido puedes ser escuchado por los humanos desde 2cm a 17 metros. • Cualquier segmento de la onda que compete su largo se le conoce como un ciclo de onda • La amplitud y largo de onda son funciones independientes de una onda Prof. Franklin Rivera

11. Diagrama de onda • Frecuencia (Fecuency): el numero de ciclos de onda pasando por un punto por unidad de tiempo. Mejor conocido como oscilaciones por segundo. • Su símbolo es f • La frecuencia se mide en Hertz o segundos -1 • Bajo condiciones ideales una persona podría escuchar sonidos con frecuencias entre 20Hz a 200 Hz. • La frecuencia es mas conocida en casos por ejemplo cuando hablamos de las radio emisoras. Las radio emisoras transmiten en kilohertz (kHz) en AM o en megahertz (mHz) en FM. Prof. Franklin Rivera

12. Ondas Compresión Prof. Franklin Rivera

13. Longitudinal vs Transvensal Prof. Franklin Rivera

14. Velocidad de onda • La velocidad de onda es la rapidez del movimiento del disturbio. • Para calcular la velocidad de sonido utilizaremos la formula • v = k x √T donde k es la constante del medio en donde viaja la onda característico de cada materia. T es la temperatura en kelvin • Para el caso de una onda viajando por el aire seria v = 2.01 x √T Prof. Franklin Rivera

15. Velocidad de onda • La velocidad de onda, su largo de onda y su frecuencia están relacionadas una a la otra en un modo simple. • La velocidad de onda es igual al numero de ciclos por cada segundo a través de un punto y multiplicado por el largo de cada ciclo. • Velocidad de onda = numero de ciclos X largo de cada ciclo • Si lo vemos como formula diríamos que • La velocidad continua es igual al producto de frecuencia de la onda por el largo de onda v = f λ Prof. Franklin Rivera

16. Aspectos de Propagacion • Reflexion • Effecto Droppler • Bow Waves & Shock waves • Difraccion • Interferencia Prof. Franklin Rivera

17. Reflexion • Una onda hace reflexión cuando se encuentra con un obstáculo durante su recorrido • Lo podríamos ver como un rebote de la onda con el obstáculo, barrera o cualquier otra cosa Prof. Franklin Rivera

18. Reflection Prof. Franklin Rivera

19. Efecto Droppler • Se define como un aparente cambio en la frecuencia de onda debido al movimiento de la fuente de la onda o el receptor Prof. Franklin Rivera

20. Doppler Prof. Franklin Rivera

21. Bow waves & Shock waves • Cuando la fuente o origen de la onda viaja mas rápido que la onda. • La podemos ver en la estela en forma de V que dejan los botes cuando navegan • Los aviones cuando rompen la barrera del sonido crean un Shock wave en su parte trasera. Prof. Franklin Rivera

22. Difracción • Este efecto se ve cuando la onda encuentra una barrera con un Gap de por medio, esta onda pasa por ese gap y se esparce hacia todos lados. • Un ejemplo sería cuando el sonido de la TV pasa por la puerta del cuarto y luego se esparce a todas partes después de la puerta. • Gap es un espacio o un vacio Prof. Franklin Rivera

23. Difracción Difracción Gap Prof. Franklin Rivera

24. Interferencia • Se alcanza cuando dos ondas continuas con amplitud y frecuencia similares se encuentran en un mismo punto. • Esto lo vemos por ejemplo cuando se escuchan dos estaciones de radio en la misma frecuencia • Sucede en los hospitales cuando la señal de los celulares afecta lo equipos electronicos Prof. Franklin Rivera

25. Sonido • La experiencia mas común de sonido se obtiene con el aire, pero el sonido se transporta también por los líquidos y por los sólidos. • Cuando hablamos podemos sentir nuestro sonido por nuestros tejidos y por nuestros huesos. • La velocidad del sonido depende de la consistencia de la materia y de los enlaces de sus partículas • A mayor consistencia mas rápido viaja Prof. Franklin Rivera

26. Sonido • La velocidad del sonido es mayor en líquidos y sólidos en comparación de los gases. Esto se debe a los fuertes enlaces entre sus moléculas. • El sonido que viaja en los gases y líquidos, viaja en forma longitudinal, mientras que en los sólidos viaja en forma longitudinal o transversal Prof. Franklin Rivera

27. Sonido • Los sonidos son causados por vibración. • Cualquier cosa que vibre y logre vibrar las partículas a su alrededor lograra sonido. • La presión del aire durante un sonido es mayor a la presión atmosférica debido a que en cada compresión de onda las partículas son comprimidas entre ellas. Prof. Franklin Rivera

28. Sonidos Podemos decir que el sonido son fluctuaciones de presión de aire y vibración de moléculas Prof. Franklin Rivera

29. Compresión y Rarefacción • Las bandas obscuras o los picos de las ondas son la compresión • Los espacios vacios es rarefacción Prof. Franklin Rivera

30. Clasificacion • Los sonidos son clasificados por la forma de su onda, por su frecuencia y largo de onda. • Sonido Puro • Tono Complejo • Ruido • Infrasonido • Ultrasonido Prof. Franklin Rivera

31. Tipos de sonido • Tono puro, Sonido de forma senoidal. Lo podemos ver cuando se logra una nota constante en un silbido o un instrumento. • Complejo, es en forma repetitiva logrando un patrón pero no de forma senoidal • Ruido, son ondas aleatorias que no son repetitivas o forman un patrón Prof. Franklin Rivera

32. Sonidos Ruido Puro Complejo Prof. Franklin Rivera

33. Tipos de Sonido • Sonidos del rango auditivo del ser humano van entre los 20 a 20,000 Hertz . • Infrasonidos, poseen frecuencias menores de 20 Hertz. Los elefantes y las ballenas logran llegar a esas frecuencias. • Ultrasonidos, Sonidos con frecuencias mayores de 20,000 Hertz. Los gatos murciélagos, perros, ratones logan llegar a esas altas frecuencias Prof. Franklin Rivera

34. Producción del Sonido • El sonido es producido cuando vibraciones causan variación de presión en el aire. • Una placa, una membrana una cuerda una barra que vibre causara sonido. • El cono de una bocina vibrando, un plato de una batería, el cuero de un tambor vibran para crear sonido • Una campana, un triangulo, los xilófonos en fin todos los instrumentos de percusión producen sonidos por vibración Prof. Franklin Rivera

35. Producción de Sonio • Los violines, las guitarras y pianos son ejemplos de cuerdas que vibran. • Los instrumentos de cuerda como la guitarra tienen un puente en madera al final para recoger esa vibración y pasarla al cajo de la guitarra, de ese modo el sonido se amplifica. Prof. Franklin Rivera

36. Producción del sonido • En los instrumentos de viento tales como la flauta trompeta son otra manera de vibración para producir sonido. • Pulsos de presión se mueven a lo largo de tubo del instrumento dado que el músico constantemente lleva esas vibraciones fuera del instrumento, creando la música que creamos. Prof. Franklin Rivera

37. Creación del sonido • En el ser humano el aire pasa por las cuerdas vocales creado los sonidos que hacemos a la velocidad que le demos al aire desde nuestros pulmones. • Al inhalar helio nuestra voz se escucha mas aguda y eso se debe a que en el helio el sonido viaja mas rápido que en el aire. Prof. Franklin Rivera

38. Percepción del sonido • El sonido se clasifica en tres categorías • Pitch, esta percepción de cuan alto o bajo es el sonido • Intensidad (Fuerza, intensidad, volumen), propiamente se describe • Calidad del Tono, es la particularidad de poder distinguir entre dos sonidos diferentes. Prof. Franklin Rivera

39. Pitch • Este depende completamente de la frecuencia de la onda. A mayor frecuenca mayor es el pitch. • Un soprano tiene un pitch alto, mientra que un tenor con voz grave tiene un pitch bajo. Prof. Franklin Rivera

40. Intensidad y Amplitud • Se determina por la amplitud de la onda de sonido • A mayor amplitud mayor será ese fuerza o volumen de onda de sonido. A mayor presión de sonido mayor será el nivel del sonido. • Estas se miden por unidades de decibeles dB mejor conocida como la unida estándar para medir el nivel de sonido • Decibelio (dB) es la unidad relativa empleada en acustica y telecomunicación para expresar la relación entre dos magnitudes, acústicas o eléctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia. Prof. Franklin Rivera

41. Loudness • Un sonido puede distinguirse de otro solo por sus dB. • El nivel de sonido mas bajo podría escucharse bajo condiciones ideales a cero dB como lo seria frotar la piel, mientras a 120 dB seria un sonido intolerable o ensordecedor similar a la turbina de un jet en despegue. • Para que un sonido sea notable debe alcanzar 1 dB • Si dos sonidos son combinados a dB similares el aumento entre ellos no hace mucha diferencia. Prof. Franklin Rivera

42. Calidad de tono • La calidad del tono es lo que diferencia cada sonido con el resto de los demás, así como nos identificamos cada uno por nuestra vos asimismo identificamos cada instrumento • Esta depende de la forma de su onda, si dos sonidos tienen diferentes formas de onda entonces la podemos diferenciar • La forma mas simple de onde seria la del tono puro que tiene forma senoidal. Prof. Franklin Rivera

43. Calidad del tono • Cualquier forma de tono complejo seria la combinación de dos o mas ondas senoidales con amplitudes definidas • Estas ondas complementan lo que llamaremos harmónica • Las frecuencias de una armónica son múltiples números de frecuencias en un onda compleja. • Esto significa que cualquier tono complejo es la combinación de tonos puros llamados harmónica. Prof. Franklin Rivera

44. Calidad del tono Prof. Franklin Rivera