Movimiento ondulatorio

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C. SONIDO

1. INTRODUCCION

La acústica es la ciencia que estudia el sonido, en nuestro medio ambiente estamos rodeados por diferentes sonidos que percibimos o escuchamos, por ejemplo, el habla o cantar, el golpear un diapasón al tocar un instrumento musical.

Si se coloca un dedo en el cuello al estar hablando, se sienten vibraciones de las cuerdas vocales; otro ejemplo es al golpearel diapasón el cual vibra y al sumergir uno de sus extremos en el agua se observa que salpica gotas de agua en todas direcciones, mostrando una fuente sonora (diapasón). El sónico es producido por una fuente en vibración.

En el sonido, la energía se transfiere desde la fuente en forma de ondas sonoras longitudinales. Por lo tanto el sonido es una onda longitudinal que se propaga a través de unmedio elástico. Para que se produzca una onda sonora se necesita: una fuente en vibración y un medio elástico a través del cual pueda propagarse la perturbación.

Un experimento sencillo que puede mostrar la necesidad de un medio elástico es cuando se coloca un reloj despertador en una campana de vacío y se pone a funcionar, extrayendo poco a poco el aire que hay dentro de la campana se observaque al accionar el timbre del reloj se va escuchando menos, conforme es menor la cantidad de aire, hasta que existiera vacío y sólo se ve el reloj que está vibrando y no se escucha el timbre. Si se permite la entrada de aire, se vuelve a escuchar un poco el timbre del reloj y conforme se agrega más aire, se escuchara mejor. Por lo tanto el aire es el medio elástico que se necesita para transmitirel sonido.

El oído humano normal puede escuchar sonidos con frecuencia comprendida en el intervalo audible de 16Hz a 20,000Hz. Si las ondas sonoras tienen una frecuencia menor a 26Hz se les denomina infrasónicas. Si las ondas sonoras tienen una frecuencia mayor de 20,000Hz se denomina ultrasónicas.

2. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DEL SONIDO

Cuando observamos el destello de un relámpago,oímos después el trueno; si se observa a una persona a lo lejos hacer un movimiento de golpear un objeto, se oirá después el sonido causado debido a que la velocidad de la luz es mayor (3x108m/s) que la velocidad del sonido (340m/s en el aire).

La velocidad del sonido es mayor en los sólidos (alrededor de 5,000 metros por segundo en el hierro) es menor en los líquidos (alrededor de 1,500 metrospor segundo en el agua) y mucho menor en los gases. En el aire el sonido viaja a 330m/s a una temperatura de 0°C. Al aumentar la temperatura del aire también aumenta la velocidad del sonido en casi 0.6 metros por segundo por cada grado Celsius que aumenta la temperatura.

´´ υ= 330m/s + 0.6m/s°C (T)
Ejemplo 1
Calcular la velocidad del sonido en el aire a una temperaturade 20°C.
Datos: υ=330m/s; T=20°C

´´υ= 330m/s + 0.6m/s°C (20°C)
´´υ= 330m/s + 12m/s
´´υ= 342m/s

Consideramos la velocidad del sonido en el aire de 340m/s a condiciones normales.

Un experimento sencillo que se puede realizar para medir la velocidad del sonido es colocándose una persona a 1 kilómetro de distancia con una pistola (usada para las marcas de salida en pruebas atléticas) concartuchos de salva para poder ver el fogonazo y medir el tiempo que tarda el sonido en llegas. Si se repite el experimento 3 veces para obtener el tiempo promedio, con la fórmula de υ=d/t se obtiene un valor muy aproximado al valor teórico de la velocidad del sonido. Se puede usar el sonido para calcular la profundidad de un desfiladero, si se mide el tiempo que tarda un sonido (aplaudir, gritar) enrecorrer la distancia hasta el fondo y regresar.

Los barcos usan un aparato sonar para medir a que distancia se encuentran objetos abajo del agua, si se produce una señal sonora de frecuencia alta. A partir del tiempo entre la emisión de la señal y su regreso, se calcula la distancia del objeto. Cuando se utiliza para medir la profundidad, a menudo se le da el nombre de sonda acústica....
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