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El Sonido
Santander Nieto Ramos, PhD
Contenido
Movimiento vibratorio. Las ondas.
Reconocimiento de movimientos vibratorios en fenómenos presentes en la
vida cotidiana
El sonido. Producción del sonido.
Propagación del sonido. El sonido transporta energía. Velocidad de
propagación del sonido.
Resolución de problemas relacionados con la velocidad de propagación del
sonido.
Características del sonido. Intensidad. Tono. Timbre.
Reflexión del sonido.
Descripción del eco y la reverberación como fenómeno originados por la
reflexión del sonido.
La contaminación acústica.
Experimentación de la medida de la velocidad del sonido en el aire.
Valorar la incidencia del sonido en la salud humana.
Objetivos Terminales
Después de completar este taller los estudiantes estarán en la capacidad de:
Conocer el concepto de movimiento vibratorio y su relación con las ondas.
Relacionar el sonido con un movimiento vibratorio y reconocer algunas fuentes
sonoras.
Definir reflexión del sonido como una propiedad características de los
movimientos vibratorios.
Relacionar la reflexión del sonido con fenómenos naturales como el eco o la
reverberación.
Observar el fenómeno de resonancia en un tubo de aire.
Conocer las principales causas de la contaminación acústica y su incidencia en
la salud humana.
Aplicar hábitos que favorezcan el cuidado del oído.
Reforzar con la experiencia la teoría de ondas en clase.
Tomar contacto con los objetos físicos e instrumental asociado aprendiendo sus
principios de funcionamiento y operación.
Efectuar mediciones de velocidad del sonido y frecuencias de resonancia.
Actividad con el Internet
¿Que Sabemos sobre Ondas?
http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/MovOnd/index.htm
Movimiento Ondulatorio

Las ondas son perturbaciones que se propagan.
Son las únicas que transportan energía sin
transportar masa.
Ondas Longitudinales y transversales
Transversales: Son aquellas donde la velocidad de
una partícula es perpendicular a la velocidad de la
onda.
 Longitudinales: Son aquellas donde la velocidad
de una partícula es paralela a la velocidad de la
onda.

Descripción de las Ondas
 Longitud
de onda: Es la distancia que hay
entre dos crestas consecutivas
Continuación
 Frecuencia:
Es el número de oscilaciones
en la unidad de tiempo.
Continuación
 Periodo:
Es el inverso de la frecuencia.
Tiempo que tarda una partícula en realizar
una oscilación completa.
Continuación
 Velocidad
de la onda. Depende de la
interacción de las partículas con el medio.
v f
Características del Sonido
 El
Sonido puede propagarse a través de
cualquier material, pero no se propaga en el
vacío.
 La
rapidez del sonido es diferente para los
diferentes estado de la materia; es mas lenta
en los gases y mucha mas rápida en los
sólidos.
 La
rapidez del sonido depende de la
temperatura.
Tabla de la rapidez del Sonido
Material
Rapidez (m/s)
Aire
343
Hidrogeno
1300
Helio
1005
Agua
1440
Agua de mar
1560
Hierro
5000
Concreto
3000
Vidrio
4500
EL SONIDO
Constantemente estamos rodeados de los más variados
sonidos. ¿Te has planteado alguna vez el porqué del
fenómeno sonoro?
Cuando un objeto se mueve, "empuja"
las partículas de aire que tiene a su
alrededor hasta formar ondas parecidas
a las que produce la piedra que cae en
el agua.
sonido1
El oído, mediante un complejo proceso,
convierte
estas
perturbaciones
en
impulsos nerviosos, que llegan a nuestro
cerebro y generan una sensación auditiva.
sonido1
Hear-ithttp://spanish.hear-it.org/page.dsp?page=356
FISIOLOGÍA DEL OÍDO
La función principal del oído es la de convertir las ondas sonoras en vibraciones
que estimulan las células nerviosas, para ello el oído está compuesto por tres
zonas con funciones bien diferenciadas.
El oído externo
Es el encargado de captar dirigir
las ondas sonoras, a través del
orificio auditivo, hasta el tímpano.
El oído medio
En él, las vibraciones del tímpano se
amplifican y transmiten hasta el oído
interno, a través de unos huesecillos
denominados martillo, yunque y
estribo.
El oído interno
Aquí reside la cóclea o caracol,
donde las vibraciones se convierten
en impulsos nerviosos que el
cerebro transforma en sensaciones
auditivas.
Ver oído
Oído II
LAS CUALIDADES DEL SONIDO
El sonido tiene cuatro cualidades básicas. Son las siguientes:
CUALIDADES
EFECTOS
Altura
Grave/agudo
Intensidad
Fuerte/débil
Duración
Largo/corto
Timbre
Color del diseño
ALTURA O TONO
Está determinada por la velocidad de vibración del cuerpo. Medimos esta
característica en ciclos por segundos o Hercios (Hz). Los humanos
podemos percibir los sonidos comprendidos entre 20Hz y 20.000Hz. Por
debajo tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos.
INTENSIDAD
Nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil. Está determinado por la
cantidad de energía de la onda. Los sonidos que percibimos deben superar el
umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB). Este parámetro lo
medimos con el sonómetro y los resultados se expresan en decibelios (dB).
DURACIÓN
Esta cualidad está relacionada con el tiempo de vibración del objeto. Por
ejemplo, podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc..
TIMBRE
Es la cualidad que permite distinguir la fuente sonora. Cada material vibra de
una forma diferente provocando ondas sonoras complejas que lo identifican.
¿Eres capaz de distinguir el sonido de una trompeta y de una flauta?
Ver animación
Efectos sonoros
Reflexión
La reflexión es el fenómeno por el cual, éstas, al chocar con una
superficie rígida, cambian de dirección, cumpliéndose siempre que el
ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.
La reflexión del sonido produce los siguientes efectos
sonoros: eco, reverberación y resonancia.
El eco
Es el fenómeno por el cual, debido a la reflexión de las ondas sonoras, nuestro
oído puede percibir un sonido más de una vez.
Para percibirlo necesitamos que entre la fuente del sonido y la superficie
reflectora haya 17 metros o más.
http://usuarios.lycos.es/fisikito/Clases/ondas/Sonido.htm
La reverberación
Es el fenómeno por el cual los sonidos se prolongan un poco después de haber
sido emitidos, como consecuencia de la superposición de ondas sonoras,
incidente y reflejada. El tiempo que perdura se llama tiempo de reverberación.
Vemos como llega el sonido directo y con reverberación (llegan múltiples
reflexiones, que producen un efecto de alargamiento) puedes escuchar
haciendo clic abajo.
Sonido directo
Sonido con reverberación
La resonancia
Es el fenómeno por el cual el cuerpo entra en vibración ante la proximidad de la
producción de un sonido de frecuencia igual a la que dicho cuerpo puede producir.
El cuerpo que vibra por resonancia es el resonador. El que inicia la vibración se
llama excitador.
Difracción
Es el fenómeno mediante el cual las ondas sonoras, cuando
encuentran en su camino una abertura de ancho igual o
menor que la longitud de las ondas, éstas se propagan al
otro lado de la abertura en todas direcciones.
Esto explica porque en general, un obstáculo no impide el
avance
de
una
onda
sonora.
La onda rodea los obstáculos, pues cada molécula del aire
se comporta como una nueva fuente de sonido. Esto
permite oír aunque no veamos la fuente sonora original. A
esta propiedad de las ondas se le llama difracción.
Vemos una animación con un frente de onda atravesando una apertura
Difracción. (Conti…)
Aquí se ve con más detalle
Difracción. (Conti…)
En esta fotografía de una cuba de ondas
se producen ondas en el agua y se hace
atravesar por una rendija, observe
como cambia de forma la onda (por la
difracción)
Refracción
Es el fenómeno mediante el cual las ondas al pasar de un
medio a otro, en el cual se propagan con distinta rapidez,
cambian de dirección.
Aquí vemos una pulsación de una
cuerda reflejándose, de igual forma
se reflejan las ondas de sonido y en
general las ondas.
La ondas al cambiar de medio cambian su dirección
y esto es lo que se llama refracción
EL SONIDO Y LA MUSICA
•
Tanto en las cuerdas como en los tubos
sonoros el sonido de menor frecuencia
que
puede
emitirse
se
llama
fundamental y los demás se llaman
armónicos
•
En una cuerda sólo podrá propagar
ondas en cuyos extremos aparezcan
nodos de la onda estacionaria
•
En una misma cuerda sonora podemos
obtener sonidos de frecuencia diversas,
pues ella podrá vibrar de diferente
manera formando siempre nodos en los
dos extremos
09/08/2017
EL SONIDO Y LA MUSICA
•
Si L es la longitud de la cuerda, entonces las
frecuencias del sonido emitido por las ondas estacionaria
en cada uno de los tubos se obtiene por procedimientos
matemáticos complejos y corresponden a:
f 
nv
2L
, con n  1, 2,3,
•
donde n es el número de vientres y v la velocidad del
sonido emitido por la cuerda
•
Para n = 1 (primer armónico ; frecuencia fundamental) f
•
Para n = 2 (segundo armónico)
•
Para n = 3 (tercer armónico)
f 
f 
3v
2L

v
2L
v
L
09/08/2017
EL SONIDO Y LA MUSICA
•
Las figuras muestran la formación de ondas estacionarias
en tubos sonoros cerrados y abiertos
•
Al soplarlos por un extremo, el aire en su interior se pone
a vibrar, originando en su interior ondas estacionarias
•
Se pueden determinar las frecuencias de los sonidos
emitidos por los tubos, a partir de la longitud L, de estos
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EL SONIDO Y LA MUSICA
•
Para un tubo cerrado por un extremo, de longitud L
•
Al soplarlo por el otro extremo emite un sonido
•
En su interior se forman ondas estacionarias de tal forma
que siempre en el extremo cerrado se forma un nodo y
un vientre en el extremo abierto
•
Para el primer tubo cerrado en un extremo, la frecuencia
del sonido emitido (frecuencia fundamental, primer
armónico) vale:
f 
•
v
4L
En general para los distintos armónicos, sus frecuencias
se determinan a partir de:
f  (2n  1)
v
4L
, con n  1, 2,3,
EL SONIDO Y LA MUSICA
•
Para un tubo de longitud L abierto en ambos extremos
•
Al soplarlo por un extremo se emitirá un sonido que
dependerá del tipo de onda estacionaria que se forme en
su interior
•
En su interior se forman ondas estacionarias de tal
manera que siempre en ambos extremos se forman
vientres
•
En general para los sonidos emitidos por los tubos
abiertos, las frecuencias de los distintos armónicos, se
determinan a partir de:
f 
nv
2L
, con n  1, 2,3,
COMO SE PRODUCE NUESTRA VOZ
Aquí tienes un diagrama para que veas
como esta formado tu instrumento vocal.
Nuestra VOZ es producida de una
manera muy simple, es muy similar a
como se genera un sonido en un
instrumento de viento. La nota suena
porque hay un flujo de aire
a través de un tubo, que equivaldría a
nuestra "traquea", y luego se estrecha
"cuerdas vocales".
Las flechas azules indican el flujo
del aire durante la exhalación
http://www.karaokebar.cl/cursocanto.doc
EFECTOS NOCIVOS DEL RUIDO EN EL CUERPO HUMANO
El ruido actúa en nuestro cuerpo a través del oído. La exposición
permanente a sonidos molestos nos produce diferentes efectos físicos y
psicológicos. Ahora bien, cada persona presenta un límite
A bajos niveles de exposición, el ruido
altera el descanso, nos desconcentra y
dificulta la comunicación.
Esta situación provoca tal estado de
nerviosismo permanente que conlleva un
bajo rendimiento tanto en el estudio como
en el trabajo manual.
Otros efectos observables son la
aceleración del ritmo cardiaco, el aumento
de la tensión muscular, la irritabilidad, la
agresividad, etc.
Una exposición prolongada a niveles elevados de ruido nos puede producir una
pérdida irreversible, parcial o total, de la audición.
¿QUÉ PODEMOS HACER?
•Limitar el tráfico en la ciudad.
•Potenciar el uso del transporte colectivo y vehículos
alternativos sin motor.
•Hacer peatonales las calles del centro urbano.
•Crear espacios verdes libres de ruidos.
•Usar correctamente los reproductores personales de audio
(auriculares)
•Buscar alternativas al ocio nocturno, como el deporte, la lectura, el
cine, etc.
•Respetar los momentos destinados al descanso.
•Construir viviendas insonorizadas.
•Cumplir con las normas básicas de protección auditiva. De modo
especial, el los trabajos expuestos a ruidos continuados
EL SONÓMETRO
•Con este dispositivo podemos medir objetivamente el nivel de
presión sonora.
•Consta de un micrófono, un procesador y una pantalla para leer
los datos.
•Este dispositivo responde ante el sonido de forma similar a
nuestro oído. Analiza las frecuencias a las cuales es sensible el ser
humano.
•Los resultados los expresa en decibeles "A" (dBA).
Ver animación2
Resumen
Una onda transfiere energía sin que haya transporte de masa.
La ondas mecánicas necesitan de un medio para viajar, el sonido es
una onda mecánica.
En una onda transversal las partículas del medio vibran perpendicular
en la cual se mueve la onda.
En una onda longitudinal las partículas del medio vibran paralela con
la dirección de la onda.
El sonido es una onda longitudinal.
Una onda sonora puede describirse por su frecuencia, longitud de
onda, amplitud y su velocidad.
Las ondas sonoras en el aire constan de una serie de comprensiones
y rarefacciones.
La velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los gases.
La cualidades del sonido son: Intensidad, tono y timbre.
Para un tubo abierto o cerrado, la distancia entre dos nodos o entre
dos vientres es media longitud de onda.
Referencias bibliográficas y base científica
1. Paul W. Zitzewitz. Física. México: McGraw-Hill. 2003.
2. Paul E. Tippens. Física, conceptos y aplicaciones. McGraw-Hill. 2001.
3. http://colos.fcu.um.es/ondas/cursoondas.htm
4.http://librosvarios.ifrance.com/comofunciona/comofunciona37.html
5.http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/MovOndulatorio.html
6. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/acustica/kundt/kundt.htm
7. http://www.ayto-malaga.es/cultura/ContaminaWebFinal
GRACIAS