Física Del Sonido

PROPIEDADES DEL SONIDO

El sonido puede definirse como cualquier variación de la presión (en el aire, agua o algún otro medio) que el oído humano puede detectar. El número de variaciones de la presión por segundos se denomina frecuencia del sonido y se mide en ciclos por segundos o hertz (Hz).








Ondas sonoras


Las ondas sonoras son una formaparticular de una clase general de ondas conocidas como ondas elásticas, que pueden presentarse en medios que tienen las propiedades de masa (inercia) y elasticidad. Dado que el aire posee tanto inercia como elasticidad, una onda sonora puede propagarse en él.
En un punto dado del campo sonoro, las moléculas del aire se juntan y se separan determinando aumentos y disminuciones de presión. Estavariación, se representa en un sistema de coordenadas, donde en la ordenada colocamos la diferencia de presión por sobre o bajo la normal y en la abscisa el tiempo; la curva resultante toma la forma de la función seno pues corresponde a la representación del movimiento armónico simple el cual viene dado por la siguiente relación:

P(t) = P0 sen ( t siendo (= 2(f

el valor instantáneo de la presiónp(t) no valdría para caracterizar la onda ya que varía continuamente con el tiempo.

Una onda sonora puede tener tres veces la frecuencia y un tercio de la amplitud de otra, sin embargo, si ambas ondas se cruzan en la misma dirección y al mismo tiempo, se dice que están en fase.



Tipos de ondas sonoras:

Existen diferentes tipos de ondas sonoras dependiendo de la dirección en que sepropaga la onda:

❑ Onda longitudinal: es aquella en que las partículas oscilan en la misma dirección en que propaga la onda
❑ Onda transversal: Se dice que se tiene una onda transversal cuando las partículas del medio oscilan en dirección perpendicular a la dirección de propagación de la onda, como ejemplos se pueden citar: el oleaje marino, la oscilación de una cuerda libre.
❑ Onda plana:Cuando los frentes de onda se propagan como planos paralelos, unos respecto de otros, se dice que se tiene una onda plan ej: onda sonora a través de un tubo.
❑ Onda cilíndrica: se tiene una onda cilíndrica cuando los frentes de onda se propagan en forma de cilindros paralelos.
❑ Onda esférica: es aquella que se propaga en forma de esferas concéntricas, generadas por una fuente puntual.

Ondadivergente: Cuando la energía de la onda se distribuye sobre áreas más y más grandes, conforme ésta se aparta de la fuente, se dice que se tiene una onda divergente.

Dependiendo del tipo de fuente y condiciones del medio, la onda sonora se comportará como alguno de los tipos de ondas anteriormente descritas, por ejemplo:

❑ Onda plana y longitudinal: sonido dentro de un tubo.
❑ Ondacilíndrica, longitudinal y divergente: sonido de una cañería, carretera con alto flujo.
❑ Onda esférica, longitudinal y divergente: sonido de una fuente puntual.



Frecuencia


La frecuencia es el número de veces por segundo que un punto de la fuente sonora se desplaza de su posición de equilibrio, rebota desde ésta hasta un desplazamiento máximo en dirección opuesta al desplazamiento inicial yluego regresa a su posición de equilibrio. En otras palabras, la frecuencia es el número de veces por segundo que un cuerpo en vibración cumple un ciclo completo de movimiento. El tiempo requerido para cada ciclo se conoce como período de la onda y simplemente, es la inversa de la frecuencia. Para una frecuencia de 100 Hz, el período de vibración es 1/100 o 0.01 segundos.

El oído humano escuchalos sonidos que se encuentran entre los 20 y 20.000 Hz.

Para resolver los muchos problemas industriales relacionados con el ruido, es necesario poder subdividir este rango de frecuencias audibles, de modo que los instrumentos utilizados para medir el ruido, puedan determinar en qué parte del espectro de frecuencias se encuentra la energía del ruido. Esto es especialmente útil cuando se quiera...