La física del sonido es estudiada por la acústica,
que trata tanto de la propagación de las ondas sonoras en los diferentes tipos
de mecánica de medios continuos como la
interacción de estas ondas sonoras con
los cuerpos físicos.
Ciertas características de los fluidos y de los sólidos influyen en la
onda de sonido. Es por eso que el sonido se propaga en los sólidos y en los
líquidos con mayor rapidez que en los gases. En general cuanto mayor sea la
comprensibilidad (1/TTKTT) del medio tanto menor es la velocidad del sonido.
También la densidad es un factor importante en la velocidad de propagación, en
general a mayor sea la densidad (p),
a igualdad de todo lo demás, tanto menor es la velocidad de la propagación del
sonido.
En los gases, la temperatura influye tanto la compresibilidad como la
densidad, de tal manera que el factor de importancia suele ser la temperatura
misma. Para que el sonido se transmita se necesita que las moléculas vibren en torno a sus
posiciones de equilibrio. En algunas zonas de las moléculas de aire, al vibrar
se juntan (zonas de compresión) y en otras zonas se alejan (zonas de
rarefacción), esta alteración de las moléculas de aire es lo que produce el
sonido.
Velocidad del sonido
El sonido tiene una velocidad de 331,5m/s cuando: la temperatura es de
0°C, la presión atmosférica es de 1 atm (nivel del mar) y se presenta una
humedad relativa del aire de 0 % (aire seco). Aunque depende muy poco de la
presión del aire. La velocidad del sonido depende del tipo de material. Cuando
el sonido se desplaza en los sólidos tiene mayor velocidad que en los líquidos,
y en los líquidos es más veloz que en los gases. Esto se debe a que las
partículas en los sólidos están más cercanas.
Debemos saber que cada onda sonora tiene una longitud (l) y una amplitud
(a) o intensidad o fuerza, parámetros que se combinan y la caracterizan. Así al
aumentar l, el tono se escucha más bajo; cuando se reduce el sonido se escucha
menos. Otra propiedad de las ondas sonoras es su frecuencia (F) medida en Hertz
(Hz). Cada sonido puro tiene una sola F, que lo define y que representa su tono
(número de ciclos por segundo). Normalmente, los sonidos son mezclas de tonos
diferentes. Hay una frecuencia fundamental (el tono más bajo) sobre la cual se
sobreponen frecuencias más altas distintas, que constituyen el timbre del
sonido.
En una onda se
debe distinguir varios elementos:
Pulso corresponde a la
perturbación originada por una oscilación completa del punto donde se produce
la perturbación. Este viaja por el medio por el que se propaga la onda a una
cierta velocidad (constante si el medio es homogéneo). Una onda suele estar
constituida por una sucesión de pulsos. Cuando la perturbación que la origina
es periódica se puede hablar de trenes de onda que serían el conjunto de
pulsos.
Llamamos período al tiempo que
transcurre entre dos pulsos consecutivos si este es constante, o bien al tiempo
en que la partícula del medio en el que se propaga la onda repite posiciones de
forma consecutiva. Se mide en s en el S.I.
El número de veces que un punto es alcanzado por la perturbación en la unidad de tiempo se llama frecuencia. Se mide en
Herz (ciclos/s).
La distancia entre dos pulsos consecutivos se llama longitud de onda, y se mide en m
Se dijo anteriormente que la velocidad de propagación de la perturbación
era constante en un medio isótropo y se puede calcular considerando simplemente
la velocidad con que se propaga un pulso. Este recorre una distancia igual a la
longitud de onda en un tiempo igual al período. v = λ / T = λ f
Elongación es la separación en
cualquier momento, de cada partícula respecto de la posición de equilibrio.
Se define como amplitud la
elongación máxima de cualquier punto respecto de la posición de equilibrio.
Se llama número de onda k al número de longitudes de onda que hay en una
distancia 2•3,14 es decir: k = 2π / λ, también se puede poner como k = 2πf / λ
f = ω / v,. En espectroscopia se llama número de onda a la inversa de la
longitud de onda, es decir un movimiento ondulatorio transporta energía sin que
la materia sea transportada.
Ondas Electromagnéticas: Son
aquellas en las que la energía se puede trasladar aún en el vacío, no necesitan
de la materia para hacerlo.
Ejemplo: los rayos ultravioleta.
Ondas Materiales o Mecánicas:
Son aquellas en las que se transporta Energía mecánica, por lo que necesitan de
un medio material para hacerlo, no se propagan en el vacío.
Ejemplo: El sonido.
Otra
clasificación:
Ondas Longitudinales: Son
aquellas en las que las partículas oscilan en la misma dirección que la
propagación de las ondas.
Ejemplo: Si comprimimos o estiramos un resorte y lo soltamos, las
partículas de un extremo se moverán de adelante hacia atrás, en la misma
dirección que el movimiento que se transmite por las espiras hasta el otro
extremo.
Ondas Transversales: Son
aquellas en las que la oscilación o vibración de las partículas (en ondas
mecánicas) o de los campos eléctricos y magnéticos (en ondas electromagnéticas)
es perpendicular a la dirección de la propagación de las ondas.
Por ejemplo: si sacudimos una soga, cada partícula de ella oscila
de arriba hacia abajo transmitiendo su energía a la partícula cercana
produciendo un movimiento que avanza hacia adelante.
BIBLIOGRAFÍA
https://www.electrontools.com/Home/WP/2016/09/11/ondas-sonoras-caracteristicas/
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