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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 movimiento vibratorio, se puede definir como el movimiento que realiza un cuerpo cuando ocupa sucesivamente posiciones simétricas con respecto a un punto llamado posición de equilibrio. Dicho movimiento se caracteriza porque el cuerpo envibración alcanza la misma posición cada cierto tiempo, es decir, se trata de un movimiento periódico, siendo el período una constante del movimiento.
 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.


Si fijamos una lámina por un extremo en el borde de una mesa y aplicamos una fuerzadeflectora, observaremos que al soltarla se producirá un movimiento vibratorio, que generará un sonido y perdurará mientas el cuerpo vibre.
El mismo tipo de efecto, al igual que en el caso de la lámina, se observa en la oscilación de un péndulo: Como producto de la acción de gravedad, este oscila en torno a su posición de equilibrio.
Si golpeamos un instrumento de percusión, junto con percibirel sonido, percibiremos la vibración en su estructura. De igual forma, cuando soplamos un instrumento de viento, percibiremos junto al sonido,un movimiento vibratorio.
 
Asimismo, cuando emitimos un sonido, nuestras cuerdas vocales vibran, lo que puede percibirse apoyando ligeramente los dedos en la zona de la laringe. De igual forma, podemos percibir esta vibración en el cráneo.
Los ejemplosanteriores 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 de una partícula respecto a la posición de equilibrio en un determinado instante.

Amplitud (A): Es la máxima elongación o separación de la posición deequilibrio. 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 mide en vibración/s, ciclos/s, Hertz., las que son equivalentes.
Una propiedad importante del movimiento oscilatorio es su frecuencia,que presenta una relación recíproca con elperíodo del movimiento:


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












Ondas



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.
Elementosde una onda
Longitud de onda (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

Velocidad de propagación (): La velocidad de propagación depende de la naturaleza del medio, representada por la elasticidad y densidad. Luego,la velocidad de propagación está dada por:


EjemploNº 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:

Como T=1/2 s. Entonces
Luego como Entonces

En el caso de los instrumentos de cuerda, la velocidad de propagación está dada por:...