Guia De Optica

Vibración, Ondas y Sonido

Aprendizajes Esperados:
• Comprender el sonido en el contexto del movimiento vibratorio y el fenómeno de las ondas.
• Conocer las cualidades y propiedades del sonido.

• Identificar la anatomía del oído, como órgano receptor de los sonidos.

• Resolver problemas, mediante la aplicación de conceptos básicos de sonido y la utilización de herramientasmatemáticas.


Movimientos Vibratorios
Para entender los fenómenos ondulatorios relacionados con la luz y el sonido, es necesario conocer el movimiento vibratorio.
| El sonido, constituye la propagación de vibraciones a través de algún medio material sólido, líquido o gas. Si no hay medio que|
|vibre,el sonido no es posible.|

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Si fijamos una lámina por un extremo en el borde de una mesa y aplicamos una fuerza deflectora, observaremos que al soltarla se producirá un movimiento vibratorio, que generará un sonido y perdurará mientas el cuerpo vibre..
Si golpeamos un instrumento de percusión, junto con percibir el sonido, percibiremos lavibración en su estructura. De igual forma, cuando soplamos un instrumento de viento, percibiremos junto al sonido,un movimiento vibratorio 
Los ejemplos anteriores ponen en evidencia que el sonido es una consecuencia de un cuerpo vibrante, por lo que, al no existir un cuerpo vibrante, no habrá emisión de sonido.
Elementos asociados a un movimiento vibratorio
• Elongación (d): Posición cualquiera deuna partícula respecto a la posición de equilibrio en un determinado instante.


• Amplitud (A): Es la máxima elongación o separación de la posición de equilibrio. Se expresa en unidades de longitud.


• Periodo (T): Tiempo empleado por una partícula en efectuar una oscilación completa.


• Frecuencia (f): Número de oscilaciones que se producen en la unidad de tiempo. Se mideen vibración/s, ciclos/s, Hertz., las que son equivalentes.
Una propiedad importante del movimiento oscilatorio es su frecuencia,que presenta una relación recíproca con el período del movimiento:
[pic]

|Ejemplo Nº 1. Determine la frecuencia y el periodo si se efectúan 24osc en 8s |
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Ondas

[pic]

|La onda es un fenómeno físico que se propaga en algún medio (sólido, líquido, gas), desde la perturbación (foco) hacia otras |
|regiones del medio (movimiento oscilatorio). Cabe destacar que las ondas son portadoras de energía, pero no de materia. |


Elementos de una onda
Longitud deonda (λ): Distancia que se propaga una onda en un periodo. También puede definirse como la distancia existente entre dos partículas consecutivas en igual condición de fase
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Velocidad de propagación ([pic]): La velocidad de propagación depende de la naturaleza del medio, representada por la elasticidad ydensidad. Luego,la velocidad de propagación está dada por:
[pic]

Ejemplo Nº 2.
Una perturbación periódica se propaga en un medio avanzando 60m cada 10s. Calcular la velocidad de propagación, la frecuencia y la longitud de onda correspondiente si su periodo es de ½ s.
Como se desplaza 60m en 10 s, entonces su velocidad es: [pic]

Como T=1/2 s. Entonces [pic]
Luego como [pic] Entonces [pic]En el caso de los instrumentos de cuerda, la velocidad de propagación está dada por:
[pic]



 
  Ejemplo Nº 3.
Una cuerda de longitud 4m y 250grs de masa está sometida a una tensión de 16 Newton. Determinar la velocidad de las ondas transversales producidas con esta cuerda.

Como [pic]
Aplicando la expresión [pic]
Por lo que se obtiene [pic]
Clases de ondas
 Las ondas pueden...