EL SONIDO Un hecho comprobado es, que las ondas sonoras longitudinales se producen como consecuencia de una perturbación periódica en el aire, y que el oído humano actúa como receptor de éstas ondas sonoras periódicas, percibiéndolas como sonido. La frecuencia de una onda es igual a la frecuencia de su fuente. Las ondas en un resorte pueden ser generadas por la mano. En un caso como este, la frecuencia de la onda se determina por la persona que la genere. Las ondas sonoras las provocan objetos que vibran, por lo tanto, la frecuencia de una onda sonora es la misma que la frecuencia del objeto vibratorio.
Concepto de ondas sonoras. El sonido, fenómeno físico que estimula el sentido del oído. En los seres humanos, esto ocurre siempre que una vibración con frecuencia comprendida entre unos 20 a 20 000Hz llega al oído interno. El hergio (hz.) es una unidad de frecuencia que corresponde a un ciclo por segundo. Estas vibraciones llegan al oído interno transmitidas a través del aire. A veces se restringe el término sonido a la transmisión en este medio. Si embargo, en la física moderna se extiende el término a vibraciones en medios líquidos o sólidos. Los sonidos con frecuencias superiores a 20 000hz, se denominan ultrasónicas. Acústica Parte de física que trata del estudio del sonido y de sus características. El sonido para su estudio se subdivide en tres apartados: 1) Las fuentes sonoras 2) La transmisión del sonido 3) Detección del sonido
En este curso, trataremos de las propiedades de las ondas mecánicas longitudinales, usando las ondas sonoras como prototipos. Sonido Es una forma especial del movimiento vibratorio que tiene lugar en el seno de la materia; ya sea que se presente esta en el estado sólido, gaseoso o líquido, que se origina por una perturbación producida en un cuerpo sonoro.
Fuentes sonoras La fuente de cualquier sonido es un objeto que vibra. Casi cualquier objeto puede vibrar y, por tanto ser fuente de sonido. Algunas fuentes sencillas de sonido son, en especial los instrumentos musicales. En éstos, la fuente se hace vibrar ya sea golpeándola, pulsándola, rasgándola o soplando dentro de ella. Esto produce ondas estacionarias que hacen vibrar la fuente a su frecuencia resonante natural. Un tambor tiene una membrana tensa que vibra. Los xilófonos y marimbas tienen teclas de metal o madera que se hacen vibrar. Las campanas, martillos y gong consisten en un metal en vibración. Los instrumentos más populares, como el violín, la guitarra y el piano, están provistas de cuerdas vibratorias, o bien deben su sonido a la vibración de columnas de aire, como la flauta, la trompeta y el órgano tubular. Las ondas estacionarias en una cuerda son la base de todos los instrumentos de cuerda. La altura está por lo general determinada por la frecuencia resonante mínima, o fundamental, en la cual sólo hay nodos en los extremos. Como ya hemos visto, en el tema anterior, la longitud de onda de la fundamental es igual al doble de la longitud de la cuerda. Por lo tanto, la frecuencia fundamental es: f =
v v = λ 2L
Donde. v = velocidad de la onda en la cuerda ( m /s )
Cuando se coloca un dedo en una cuerda de, digamos, una guitarra o de un violín, la longitud efectiva de ésta se acorta y con ello se eleva su altura, pues la longitud
de onda de la fundamental es menor. Las cuerdas de una guitarra o de un violín tienen la misma longitud. Suenan a diferentes alturas porque tienen distintas masas por unidad de longitud, m/L, lo cual afecta la velocidad, de acuerdo con la ecuación:
v= F
(m / L)
= FL
m
También la tensión puede ser distinta; al ajustarla mediante las clavijas se afina el instrumento. Así, la velocidad de una cuerda más gruesa es menor y la frecuencia será menor para la misma longitud de onda. En los pianos y arpas, cada cuerda tiene una longitud diferente. Para las notas más graves, las cuerdas no sólo son más largas, sino también más gruesas. Los instrumentos musicales, para que sean más sonoros, hacen uso de una especie de amplificador mecánico, conocido como tablero de resonancia (para el piano) o caja de resonancia (para la guitarra y el violín). Su función es amplificar el sonido mediante un área superficial mayor en contacto con el aire, puede producir una onda sonora mayor y, por lo tanto, se amplifica el sonido. En una guitarra eléctrica, la caja de resonancia no es tan importante, pues las vibraciones de sus cuerdas se amplifican mediante la electricidad. Los instrumentos como las flautas, los metales y el órgano tubular producen el sonido mediante la vibración de ondas estacionarias en la columna de aire que llena un tubo.