Ondas Sonoras Fisica I

Páginas: 15 (3724 palabras) Publicado: 10 de julio de 2015
Introducción
De todas las ondas mecánicas que se dan en la naturaleza, las más importantes en nuestra vida diaria son las ondas longitudinales en un medio, usualmente aire, llamadas ondas sonoras. La razón es que el oído humano es muy sensible y puede detectar ondas sonoras incluso de muy baja intensidad. Además de su uso en la comunicación verbal, nuestros oídos nos permiten captar una multitudde indicios acerca de nuestro entorno, desde el sonido de la preparación de alimentos, hasta el sonido de advertencia de un vehículo que se acerca. La capacidad para escuchar a un depredador nocturno fue fundamental para la supervivencia de nuestros antepasados, así que no es exagerado decir que los seres humanos debemos la existencia a nuestro sentido del oído altamente evolucionado.
Por logeneral resulta más adecuado describir las ondas sonoras en términos de fluctuaciones de presión, sobre todo porque el oído es sensible principalmente a cambios de presión. En esta monografía examinare las relaciones entre desplazamiento, fluctuación de presión e intensidad, así como los vínculos entre estas cantidades y la percepción humana del sonido.
Cuando una fuente de sonido o un receptor semueven en el aire, el receptor podría oír una frecuencia distinta de la emitida por la fuente. Éste es el efecto Doppler, que tiene importantes aplicaciones en medicina y la tecnología.
Sonido audible es el que corresponde a las ondas sonoras en un intervalo de frecuencias de 20 a 20,000 Hz. Las ondas sonoras que tienen frecuencias por debajo del intervalo audible se denominan infra sónicas. Lasondas sonoras que tienen frecuencias por encima del intervalo audible se llaman ultrasónicas.














Ondas longitudinales viajeras

Al oscilar el pistón de la figura 19-1, produce variaciones de densidad del aire en el tubo de un lugar a otro y también de un momento a otro, como se advierte el la figura 19-1 a las regiones de gran densidad se les conoce como compresiones y a las de pocadensidad como rarefacciones. Conforme se propaga la onda sonora, las compresiones y las rarefacciones se desplazan a lo largo del tubo.
La densidad en el tubo la expresamos como ρ(x, t), una función del lugar y del tiempo. La densidad no perturbada del aire en el tubo es ρo, y la onda sonora causa fluctuaciones en la densidad ∆ρ(x, t) sumamente pequeñas en comparación con ρo. En otras palabras, ρ(x, t)=ρo + ∆ρ(x, t), donde ∆ρ(x, t) puede ser positiva o negativa pero |∆ρ(x, t)| << ρo.
También se puede describir la onda sonora a partir de la variación de la presión dentro del tubo. Las variaciones se desplazan a través del tubo en fase con las de la densidad: cuando esta última alcanza su nivel máximo en un sitio determinado, la presión también lo alcanza allí. La presión no perturbada enausencia de la onda sonora es ρo, y las fluctuaciones de presión ∆ρ(x, t) pueden ser positivas o negativas, pero resultan muy pequeñas en comparación con ρo. La presión total en el punto de la coordenada x y el tiempo t en p(x, t)= po + ∆p(x, t).
Supongamos que se accione al pistón de modo que su posición pueda describirse mediante una función seno o coseno; entonces la densidad y la presión del airedentro del tubo variaran también en forma senoidal. En la figura 19-2a se muestra una instantánea de la densidad del aire en un determinado momento; las figuras 19-2b y c incluyen las variaciones correspondientes de la densidad y presión del aire. La densidad fluctúa con una amplitud ∆ρm alrededor del valor ρo, y la presión lo hace con una amplitud ∆pm alrededor de po. En las ondas senoidales,prescindimos ahora de cualquier constante de fase y entonces podemos escribir

∆ρ(x, t) = ∆ρm sen(kx-ωt)

En forma semejante, las variaciones de presión pueden escribirse así

∆p(x, t) = ∆pm sen(kx-ωt)
















Ondas longitudinales estacionarias

A continuación vamos a ver lo que sucede cuando una onda sonora como la de la figura 19-1 alcanza el extremo del tubo. A semejanza de la onda...
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