ondas sonoras

CAMPUS VIRTUAL
FISICA II

ONDAS SONORAS
Profesor:
Marco Julio Rivera Avellaneda

3. ONDAS SONORAS

EL SONIDO
Es una onda mecánica elástica longitudinal, lo
cual significa que necesita un medio para
propagarse como aire, agua, una membrana o
un sólido, por lo que el sonido no se propaga en
el vacío.
El diapasón al vibrar
comprime el aire del
medio
cercano,
produciendo zonas decompresión
y
rarificación que se
transmiten a través
del aire.

Para un gas :

P RT

3.2
 M

R: Constante universal de los gases: R  8,3143

J
º K mol

T: Temperatura absoluta en  º k  .
 

M: Masa molecular del gas en
P: Presión.
Despejando P de (3.2):
P

 kg  .
 mol 



 RT
M

Remplazando en (3.1)

 RT
P
 RT

v
 
 v
 3.3
M
M


Gama Audible del Oído Humano

VELOCIDAD DEL SONIDO
La velocidad del sonido en un gas depende de
la elasticidad ( ), de la presión (P) y de la
densidad ( ) del gas relacionadas mediante la
siguiente ecuación:

Como  , R y M son constantes entonces concluimos
que la velocidad de propagación del sonido es
directamente proporcional a la raíz cuadrada de la
temperaturaabsoluta.
Velocidad del sonido en el aire
m
La velocidad del sonido aumenta 0,6 s por cada grado
centígrado que aumenta la temperatura:

 P
v
3.1



m
m
v  331  0,6
t
 3.4
s
s º C ºC

Frecuencia (f)

Infrasonido
Menor de 20Hz

GAMA AUDIBLE
20hz a 20.000hz

Ultrasonido
Mayor de 20.000hz

 

Donde   1,4 , para gases diatónicos como el aire.
28/07/2013

mDonde 331 s es la velocidad del sonido en el aire a 0ºC.

Marco Julio Rivera Avellaneda Esp. en Ciencias
Físicas UN

3. ONDAS SONORAS
La velocidad en función del periodo o la
frecuencia la podemos calcular como:

v   f  3.5 

x  1km

t  0,69 s

2. Una onda sonora tiene una frecuencia de 180s 1 y
se propaga en el aire que esta a 30ºC. Calcule la
longitud de onda.SOLUCION
1

De (3.4):

f  180

s

t  30 0 C

 


m
m
m
m
v  331  0,66
t
 331  0,6

 30º C
s
sº C ºC
s
sº C


m
m
m
v  331  18  349
s
s
s

De (3,6):

m


v 349 s
ms
v  f   
 1,93   19,3m
f 180s 1
s


3. Calcule la velocidad del sonido en el hidrógeno a
273ºk y una presión de una atmósfera si la
densidad del hidrógeno es de9 102 kg .
28/07/2013

T  273 0k

  1, 4

m
 x 1.000m
v 
 1.449, 27
t
0, 69s
s

 ?


v ?

 
v   3.6 
T

PROBLEMAS
1. Calcule la velocidad del sonido en el agua si
una onda sonora recorre en ella 1km en 0,69s.
SOLUCION 
v ?

SOLUCION

m3

P  1at

R  8,3143

  9 102

kg
m3

J
º K mol

N
1at  1,013 105
m2
De (3.2):
P RT
 M
kg 
J


9 102
 8,3143 º K mol   273º k 


 RT

m3 
M

N
P
1,013 105
m2

2 kg  Nm 
20.428,23 10

M
1,013 105  m  molN



M  20.166,07 107

kg
kg
 2,0166 103
mol
mol

De (3.3):

 RT
v

M



J 

273º k
º K mol 

3.177,72Nm



kg
2,0166 103 kg
2,0166 103
mol

1,4  8,3143


v 1.575,78 103

Marco Julio Rivera Avellaneda Esp. en Ciencias
Físicas UN

kg

m
m
2

m2
m
s
 v  1.575.780
 1.255,3
kg
s
s2

3. ONDAS SONORAS

CUALIDADES DEL SONIDO
Permiten Diferenciar un sonido de otro y son:
Tono, intensidad y timbre.
Tono o Altura
El tono tiene que ver con la frecuencia, si la
frecuencia es alta el tono es agudo y si es baja
el tono es grabe.Intensidad del sonido (I)
Está relacionada con la energía
transportada por una onda
sonora
que
atraviesa
un
elemento
de
área
unidad
perpendicular a la dirección de
propagación en un tiempo
unitario.
E
P

 3.7  P  t  3.8
A
E
E
I t  I
 3.9 
A
At
I

28/07/2013

J    W 


 m2   s   m2 







De 1016

W
W
W
W
a 104
es decir...