El mundo de las ondas y el sonido. Nombre: Aracely Ibadango Fecha: 2-Enero-2014 Docente: Aníbal cadena ¿Qué es el sonido? El sonido es la percepción de nuestro cerebro de las vibraciones mecánicas que producen los cuerpos y que llegan a nuestro oído a través de un medio. Para el estudio del sonido debemos tomar en cuenta que para que las vibraciones se propaguen necesitan de un elemento fundamental denominado ‘’ONDA’’, pero: ¿Qué es una onda? Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto. Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse.
¿Qué es una vibración? Se denomina vibración a la propagación de ondas elásticas produciendo deformaciones y tensiones sobre un medio continuo (o posición de equilibrio).El sonido no es más que vibraciones, el sonido lo producen las vibraciones de los cuerpos (ya sea sólido, líquido o gaseoso). Veras el sonido son ondas mecánicas, y cada vez que escuchas algún sonido (música o ruido) es porque están uno o varios cuerpos materiales vibrando, cuando hablas, lo haces por medio de vibraciones en tus cuerdas bucales, en fin todo esto son fuentes de sonido, las cuales al hacerlas vibrar producen un tipo de ondas
Tipos de onda Según la dirección de vibración de las partículas y de propagación de la onda. Longitudinales. Son aquellas en que las partículas vibran en la misma
dirección en la que se propaga la onda. Ej. El sonido, ondas sísmicas.
Transversales. Son aquellas en las que las partículas vibran
perpendicularmente a la dirección en la que se propaga la onda. Ej. La luz, onda de una cuerda. Según la dimensión de propagación de la onda. Unidimensionales. Las que se propagan, en una sola dimensión. Ej. Vibración
de una cuerda
Bidimensionales. Las que se propagan en dos dimensiones. Ej. Onda en la
superficie del agua.
Tridimensionales. Las que se propagan en tres dimensiones. Ej. Luz, sonido.
Según el medio que necesitan para propagarse. Mecánicas. Necesitan propagarse a través de la materia. Ej. El sonido, olas del mar.
Electromagnéticas. No necesitan medio para propagarse, se pueden propagar
en el vacío. Ej. La luz, calor radiante.
Características de las ondas La posición más alta con respecto a la posición de equilibrio se llama cresta. El ciclo es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta. La posición más baja con respecto a la posición de equilibrio se llama valle. El máximo alejamiento de cada partícula con respecto a la posición de equilibrio se llama amplitud de onda. El periodo es el tiempo transcurrido entre la emisión de dos ondas consecutivas. Al número de ondas emitidas en cada segundo se le denomina frecuencia. La distancia que hay entre cresta y cresta, o valle y valle, se llama longitud de onda. Nodo es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio. Elongación es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la línea de equilibrio.
2._Fenómenos ondulatorios Reflexión de las ondas La reflexión de onda es el cambio de dirección que experimenta la onda cuando choca en una superficie lisa y pulimentada sin cambiar de medio de propagación en la
reflexión existen tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo reflejado ¿Qué es la refracción? DEFINICIÓN Es el cambio de dirección que experimenta un rayo de luz cuando pasa de un medio transparente a otro también transparente. Este cambio de dirección está originado por la distinta velocidad de la luz en cada medio. Ángulo de incidencia y ángulo de refracción Se llama ángulo de incidencia -i- el formado por el rayo incidente y la normal. La normal es una recta imaginaria perpendicular a la superficie de separación de los dos medios en el punto de contacto del rayo. El ángulo de refracción -r'- es el formado por el rayo refractado y la normal.
Índice de refracción Se llama índice de refracción absoluto "n" de un medio transparente al cociente entre la velocidad de la luz en el vacío,"c", y la velocidad que tiene la luz en ese medio, "v". El valor de "n" es siempre a dimensional y mayor que la unidad, es una constante característica de cada medio: n = c/v. Refracción: leyes Un rayo se refracta (cambia de dirección) cuando pasa de un medio a otro en el que viaja con distinta velocidad. En la refracción se cumplen las siguientes leyes: 1.- El rayo incidente, el rayo refractado y la normal están en un mismo plano. 2.- Se cumple la ley de Snell:
Y teniendo en cuenta los valores de los índices de refracción resulta: n 1 seni = n 2 sen r. Cuando la luz se refracta cambia de dirección porque se propaga con distinta velocidad en el nuevo medio. Como la frecuencia de la vibración no varía al pasar de un medio a otro, lo que cambia es la longitud de onda de la luz como consecuencia del cambio de velocidad. La onda al refractarse cambia su longitud de onda:
3._ EL SONIDO UNA ONDA LONGITUDINAL ¿Cómo se produce el sonido? Son ondas que se producen como consecuencia de una compresión del medio el sonido se propaga únicamente en medios materiales que hagan soporte de la perturbación por lo tanto el sonido no se propaga en el vacio Velocidad de propagación El sonido se propaga tridimensionalmente es decir que la perturbación puede llegar a cualquier parte del espacio por ser una onda mecánica su rapidez de propagación depende del medio en el que se propague. A la presión normal de 1 atm y 20ºC, en un ambiente seco, la velocidad del sonido es de 5600 m/s en el acero, 1460 m/s en el agua y 340 m/s en el aire.
Cualidades del sonido
Los sonidos se diferencian unos de otros por sus cualidades fundamentales: Intensidad sonora Tono Timbre Resonancia Reflexión: Eco y reverberación Refracción Efecto doppler Es la variación de tono de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un objeto en movimiento
Contaminación acústica Es el exceso de sonido que altera las condiciones normales del medio ambiente en una zona específica .Un sonido molesto que puede producir efectos nocivos fisiológicos y psicológicos para una persona o grupo de personas. Aplicaciones de ondas sonoras Música producción de sonido en instrumentos musicales y sistemas de
afinación de la escala. Electroacústica tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación (micrófonos y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrado comprensión, etc.) amplificación, grabación, producción (altavoces) etc. Acústica fisiológica estudia el funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a la corteza cerebral. Acústica fonética análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones.
4. La luz: Una onda transversal Naturaleza de la luz La luz es una forma de energía emitida por los cuerpos y que nos permite percibirlos mediante la vista. Los objetos visibles pueden ser de dos tipos: Objetos luminosos y Objetos iluminados. La luz que procede de un objeto visible se transmite mediante un movimiento ondulatorio hasta llegar a nuestros ojos. Desde allí se envía un estímulo al cerebro que lo interpreta como una imagen. La luz consiste en una forma de energía, emitida por los objetos luminosos, que se transmite mediante ondas electromagnéticas y es capaz de estimular el sentido de la vista. Las ondas electromagnéticas son transversales, pues las vibraciones de los campos eléctrico y magnético se producen en dirección perpendicular a la dirección de propagación.
Propagación de la luz (I) La luz se puede propagar en el vacío o en otros medios. La velocidad a la que se propaga depende del medio. En el vacío (o en el aire) es de 3·108 m/s; en cualquier otro medio su valor es menor. Esta velocidad viene dada por una magnitud llamada índice de refracción , n, que es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad en ese medio. No tiene unidades y su valor es siempre mayor que 1. n es el índice de refracción, c es la velocidad de la luz en el vacío y v es la velocidad de la luz en el medio (ambas en m/s). Según su comportamiento ante la luz, los medios se pueden clasificar en: transparentes, opacos y traslúcidos.
Reflexión de la luz A menudo observamos nuestra imagen reflejada sobre la superficie del agua o sobre superficies metálicas pulidas. Este fenómeno se conoce como reflexión. Es como si la luz rebotara al llegar a la superficie y volviera a través del medio original. Para explicar este fenómeno se emplean las leyes de la reflexión:
1.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en el mismo plano. 2.- El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión: i = r. - Rayo incidente: rayo que llega a la superficie. - Rayo reflejad o: rayo que refleja la superficie. - Normal: es la perpendicular a la superficie del espejo en el punto donde toca el rayo incidente. - i: ángulo de incidencia, el que forma el rayo incidente con la normal. - r: ángulo de reflexión, el que forma el rayo reflejado con la normal. Dispersión de la luz
La luz blanca que llega al prisma se refracta y emerge formando una serie de bandas de colores diferentes. Este fenómeno se denomina dispersión o descomposición de la luz. La descomposición de la luz blanca fue descubierta por Newton en 1666. Al proyectarse sobre una pantalla las bandas de color que emergen del prisma, se observa los colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta. Esta secuencia de bandas de colores se denomina espectro solar. Esto nos indica que la luz no es simple, sino que está compuesta por luces de diversos colores. Observando el espectro solar vemos que el rayo menos desviado es el rojo y el que más se refracta es el violeta, esto se debe a que las distintas radiaciones que atraviesan el prisma lo hacen con velocidades diferentes. De acuerdo a la teoría de Huygens, la luz es de naturaleza ondulatoria, por lo tanto su velocidad de propagación es: v = f .λ En consecuencia cada color posee una determinada frecuencia y longitud de onda. Se ha podido comprobar que: A menor frecuencia o mayor longitud de onda, corresponde menor refracción y viceversa.
La velocidad de la luz varía al pasar de un medio a otro, habiéndose comprobado que su frecuencia no varía y sí lo hace su longitud de onda. Por lo tanto un color tiene distintas longitudes de onda en el agua, vidrio, aire pero igual frecuencia en todos. Cuando la luz está constituida por ondas de igual frecuencia se denomina monocromática (de un mismo color) como por ejemplo la luz azul, roja, verde, etc.
4. La luz: Una onda transversal El espectro electromagnético Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de
absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden contemplar mediante espectroscopios que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación. La longitud de una onda es el período espacial de la misma, es decir, la distancia que hay de pulso a pulso. Frecuencia es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico. El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo. Para su estudio, el espectro electromagnético se divide en segmentos o bandas, aunque esta división es inexacta.