Velocidad y definición del sonidoy fenómenos acústicos

Es cualquier fenómeno que involucre la propagación de ondas elásticas sean audibles o no, generalmente a través de un fluido u otro medio elástico. Que este generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

Se transmite en medios solidos, gaseosos, líquidos, etc. , pero nunca en el vacío. Causando un estimulo respuesta.

.- El sonido se propaga en el aire a una velocidad de 340

m/s a temperatura normal (aproximadamente a 20º).

.- Para que el sonido pueda llegar a nuestros oídos

necesita un espacio o medio de propagación, este

normalmente suele ser el aire la velocidad de propagación

del sonido en el aire es de unos 334 m/s y a 0º es de 331,6

m/s.

.- La velocidad de propagación es proporcional a la raíz

cuadrada de la temperatura absoluta y es alrededor de 12

m/s mayor a 20º.

.- La velocidad es

siempre

independiente de la

presión atmosférica.

Cuando mayor sea

la temperatura del

ambiente menos

rápido llegará el

sonido a nuestros

oídos, "en invierno

se suele escuchar

mejor" es decir, a

mayor temperatura

menor respuesta del

sonido en el aire.Y algunos elementos básicos:

MEDIO TEMPERATURA (C°) VELOCIDAD (m/s)

Aire 0 331,46

Argón 0 319

Bióxido de Carbono 0 260,3

Hidrógeno 0 1286

Helio 0 970

Nitrógeno 0 333,64

Oxigeno 0 314,84

Agua destilada 20 1484

Agua de mar 15 1509,7

Mercurio 20 1451

Aluminio 17-25 6400

Vidrio 17-25 5260

Oro 17-25 3240

Hierro 17-25 5930

Plomo 17-25 2400

Plata 17-25 3700

Acero inoxidable 17-25 5740

En esta tabla

podemos

apreciar la

variación en la

velocidad del

aire, de

acuerdo al

tipo de

material en el

que se

propaga.

En los gases la ecuación

de la velocidad del sonido es la

siguiente:

Siendo γ el coeficiente de dilatación adiabática,

R la constante universal de los gases,

T la temperatura en kelvin y M la masa molar del

gas. Los valores típicos para la atmósfera estándar

a nivel del mar son los siguientes:

γ = 1.4

R = 8.314 J/mol·

K = 8.314 kg·m2/mol·K·s2

T = 293.15 K (20 C)

M = 0.029 kg/mol para el aire

En los solidos la

ecuación

de la velocidad del

sonido es la siguiente:

Donde E es el módulo de Young y ρ

es la densidad. De esta manera se

puede calcular la velocidad del

sonido para el acero, que es

aproximadamente de 5,148 m/s.

Para calcular la velocidad del sonido es

necesario emplear algunas formulas,

acordes a el medio en que se propague,

las cuales a continuación se presentan:

En los solidos la ecuación

de la velocidad del sonido es la siguiente:

La velocidad del sonido en el agua es de interés para realizar mapas del fondo del océano. En agua salada, el sonido viaja a aproximadamente 1,500 m/s y en agua dulce a 1,435 m/s. Estas velocidades varían principalmente según la presión, temperatura y salinidad.

La velocidad del sonido (v) es igual a la raíz cuadrada del Módulo de compresibilidad (K) entre densidad (ρ).

Como conclusión de lo

anterior se puede decir

que la velocidad del

sonido es mas rápida

en líquidos y solidos

que en gases.

FENÓMENOS ACÚSTICOS

Reflexión:

¿Que es ? Es una propiedad de la propagación del sonido, junto con la

atenuación, dispersión, absorción y la refracción.

Una onda se refleja (rebota al medio del cual proviene) cuando topa

con un obstáculo que no puede traspasar ni rodear.

Cuando el sonido tropieza con un obstáculo, lo que hace la mayor parte de la energía de la onda, es cambiar de fase y volver por el mismo camino por el que ha llegado fuente dirección original dirección de reflexión objeto Material + duro = REFLEXIÓN

El sonido indirecto se produce al ser reflejado por paredes, techos u objetos, para que se produzca este hecho habrá que tener en cuanta la

naturaleza del elemento, la forma y la rugosidad superficial.

Cuando el sonido choca con un objeto cuyo tamaño sea igual o mayor que su longitud de onda, se producirá una reflexión del mismo, dando origen al sonido indirecto. Sin embargo, cuando el objeto es menor que su longitud de onda lo que se produce es la difracción del sonido .

INTENSIDAD DE LA MISMA EN ALGUNAS PAREDES:

Piedra lisa 95% Madera 90% Pared rugosa 80% Pared de ladrillo 75% Pared con relieves 64% Bastidores de teatro 30%

Tapices de pared 25% Cortinaje afelpado 20%

Ejemplo:Cuando estas dentro de un cuarto completamente cerrado y hablas entonces el sonido encuentra un obstáculo y no le queda mas remedio que regresar, como se muestra a continuación:

EJEMPLO:en las salas de conciertos se sitúan placas reflectoras detrás de la orquesta (tornavoces), y también se sitúan paneles reflectores en

el techo para reflejar y dirigir el sonido hacia los oyentes.

ECO:El eco es un fenómeno consistente en escuchar un sonido después de haberse extinguido la

sensación producida por la onda sonora.

Se produce eco cuando la onda sonora se refleja perpendicularmente en una pared. El oído puede

distinguir separadamente sensaciones que estén por encima del tiempo de persistencia, que es 0.1 s

para sonidos musicales y 0.07 s para sonidos secos (palabra).

Por tanto, si el oído capta un sonido directo y, después de los tiempos de persistencia especificados,

capta el sonido reflejado, se apreciará el efecto del eco. Para que se produzca eco, la superficie

reflectante debe estar separada del foco sonoro una determinada distancia: 17 m para sonidos

musicales y 11.34 m para sonidos secos.

Clasificación según la distancia del objeto donde reflexiona la onda: ECO MONOSÍLABO ECO BISILÁBICO. ECO MÚLTIPLE “ FLUTTER” ECO

. Ejemplo:

los delfines tienen la capacidad de

emitir sonidos y recibir ecos de forma

parecida a como lo hace un sónar y que

le permite desenvolverse con absoluta

oscuridad, ya que confunde a sus

presas, permitiéndole así atraparlas

con absoluta felicidad.

Ojo sónar transmisor emite un haz

de impulsos a través del emisor.

Cuando chocan con un objeto los

impulsos se reflejan y forman una señal

de eco que es captada por el receptor.

REVERBERACIÓN:Se produce cuando las ondas reflejadas llegan al oyente antes de la extinción de la onda directa, es decir, en un tiempo menor que el de persistencia acústica del sonido. Este fenómeno es de suma importancia, ya que se produce en cualquier recinto en el que se propaga una onda sonora.

El oyente no sólo percibe la onda directa, sino las sucesivas reflexiones que la misma produce en las distintas superficies del recinto.

Controlando adecuadamente este efecto, se contribuye a mejorar las condiciones acústicas de los locales tales como teatros, salas de concierto y, en general, todo tipo de salas.

La característica que define la reverberación de un local se denomina tiempo de reverberación. Se define como el tiempo que transcurre hasta que la intensidad del sonido queda reducida a una millonésima de su valor inicial.

EJEMPLO y APLICACIÓN :La reverberación ayuda a calcular cual será el comportamiento de una sala.

Pero en algunas ocasiones los cálculos del tiempo de reverberación son sólo una aproximación de cómo se comportará una sala.

Una vez finalizada su construcción, se ajustan los valores de T para el caso de que la sala esté llena de público.

En algunas salas para conciertos u otros se plantean problemas cuando la sala no está llena de público, ya que es difícil realizar asientos que absorban el sonido exactamente igual que una persona.

En algunos auditorios, se utilizan butacas que tienen pequeñas oquedades en la parte inferior del asiento.

La misión de estos agujeritos es imitar la presencia de una persona sentada en la butaca, absorbiendo las frecuencias altas, cuando la butaca permanece plegada.

RESONANCIA:

Es la situación en la que un sistema mecánico, estructural o acústico vibra en respuesta a una fuerza aplicada con la frecuencia natural del sistema o con una frecuencia próxima.

La frecuencia natural es aquella a la que el sistema vibraría si lo desviáramos de su posición de equilibrio y lo dejáramos moverse libremente. Si se excita un sistema mediante la aplicación continuada de fuerzas externas con esa frecuencia, la amplitud de la oscilación va creciendo y puede llevar a la destrucción del sistema.

El hundimiento del puente colgante de Tacoma Narrows en Puget Sound, Washington (EEUU), que tuvo lugar en 1940, fue causado por vibraciones con la frecuencia natural de la estructura producidas por el viento.

Ejemplo:Se puede apreciar perfectamente en

algunas maquinas donde el sonido que

producen a partir de las vibraciones

generadas por la misma se van

disminuyendo gradualmente, por

ejemplo cuando se apaga el motor de

un auto, ahí claramente se escucha

como el sonido va en descenso y no se

elimina de golpe.

REFRACCION

Cuando una onda sonora llega a una pared

rígida (ideal) se refleja totalmente ya que la

pared no se mueve y no absorbe energía de la

onda. Las paredes reales no son nunca

completamente rígidas, por lo que pueden

absorber parte de la energía de las ondas

incidentes.

• EJEMPLO:• El aire sobre una superficie nevada, forma capas

de diferentes temperaturas, estando las mas frías próximas a la tierra, en donde la velocidad de propagación es menor.

• Las ondas sonoras son constantemente refractadas hacia el suelo, creándose un canal sonoro que permite oír sonidos producidos a gran distancia.

Difracción

• La difracción consiste en que una onda puede rodear un obstáculo o propagarse a través de unapequeña abertura.

• Aunque este fenómeno es general, su magnitud depende de la relación que existe entre la longitud de onda y el tamaño del obstáculo o abertura.

• Si una abertura (obstáculo) es grande en comparación con la longitud de onda, el efecto de la difracción es pequeño, y la onda se propaga en líneas rectas o rayos, de forma semejante a como lo hace un haz de partículas.

• Sin embargo, cuando el tamaño de la abertura (obstáculo) es comparable a la longitud de onda, los efectos de la difracción son grandes y la onda no se propaga simplemente en la dirección de los rayos rectilíneos, sino que se dispersa como si procediese de una fuente puntual localizada en la abertura.

• Las longitudes de onda del sonido audible están entre 3 cm y 12 m, y son habitualmente grandes comparadas con los obstáculos y aberturas (por ejemplo puertas o ventanas), por lo que la desviación de las ondas rodeando las esquinas es un fenómeno común.

Ejemplo:

El fenómeno de la difracción nos permite escuchar música en un concierto incluso cuando una

persona alta sentada delante de nosotros nos impide ver a los

interpretes, también nos permite escuchar una conversación, a través de una puerta abierta,

aunque no veamos a las personas que están hablando.

Integrantes

• Marcos García Hernández

• Victor Manuel Nava Flores

• Francisco Sánchez García