Ondas sonoras

ONDAS SONORAS

Sonido: se define como cualquier onda mecánica en un medio, incluye a los gases, sólidos y líquidos, siendo éstos dos últimos los mejores conductores de sonido porque propagan las ondas sonoras a mayores velocidades y a menudo con menor atenuación que los gases, debido a que el desplazamiento de un átomo a otro lo sienten sus vecinos por las fuerzas mutuas de interacción y nocomo resultado de colisiones al azar. El sonido va desde una fracción de Hertz hasta megahertz. Las partículas materiales transmiten las ondas como éstas, oscilando en la dirección de la misma onda. Hay un margen muy amplio de frecuencias para las ondas mecánicas longitudinales: las vibraciones sonoras, con frecuencias menores de unos 20 Hz, el límite de tono grave para la audición humana, se conocecomo infrasonidos; las vibraciones con frecuencia mayores a unos 20 000 Hz, límite de tono agudo para la audición humana, se denomina como ultrasonidos y pueden producirse por las vibraciones elásticas de un cristal, inducidas por resonancia con un campo eléctrico alternante (efecto piezoeléctrico) y generando frecuencias tan altas como 6 por 108 Hz (= 600 MHz).

Hace poco, el mayor interés enel sonido fuera del nivel perceptible se centró en los ultrasonidos debido a la amplia variedad de aplicaciones prácticas en áreas tales como la limpieza industrial, los ensayos no destructivos y las técnicas de diagnóstico y quirúrgicas. Recientemente se ha comprobado que las vibraciones infrasónicas pueden ser muy perjudiciales si calientan por fricción de los órganos interno e irritación delsistema nervioso.

Las ondas sonoras se crean por vibraciones de algún objeto que hace que las moléculas del sólido que están alrededor de dicho objeto, se muevan al ritmo de esas vibraciones.

La intensidad de una onda es la cantidad de energía que cruza un área unitaria en un tiempo unitario y se mide en watts. La potencia trasmitida por una onda viajera en una cuerda es proporcional alcuadrado de la amplitud de la onda (desplazamiento y variaciones de presión). La disminución de la intensidad sonora se debe a dos factores: el primero es a la absorción de la energía sonora por el medio –la conversión gradual de esta energía en calor- y segundo, aun cuando la potencia total permanece constante, la intensidad disminuye porque la potencia se distribuye sobre un área superficial másamplia.
Consideremos una fuente sonora que emite una potencia de P watts que se transmite en todas direcciones. Para saber como depende la intensidad de la distancia de la fuente se utilizara una esfera imaginaria de R metros de radio con la fuente en su centro y como el área superficial de una esfera es 4piR2 y la potencia debe pasar a través de toda la superficie esférica, la intensidad a unadistancia R será:

IR = P = P
A 4piR2
suponiendo que se puede ignorar la absorción.

La ley inversa del cuadrado es válida siempre que una cantidad se conserva, como por ejemplo la energía, la carga o la masa, se reparte uniformemente partiendo desde una fuente puntual; también si la fuente radia uniformemente en todas direcciones en tres dimensiones.Las ondas sonoras sino se obstruyen, se propagan en todas direcciones a partir de una fuente. Sin embargo es más sencillo considerar la propagación unidimensional, por lo que se considerará primero la transmisión de ondas longitudinales en un tubo.

IMAGeN

P se mueve hacia delante con la rapidez v, hasta que choca con la zona de comprensión. Cuando entra en ésta zona, encuentra unadiferencia de presión delta p entre los bordes de ataque y de salida. El elemento se lista, siendo negativa la cantidad de delta v. el elemento eventualmente sale de la cara izquierda de la zona, donde se expande hasta su volumen original y la diferencia de presión delta p, actúa para acelerarla hasta su rapidez original.
Aplicando las leyes de Newton al elemento del fluido, mientras entra en la zona de...