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Realizado por Karen Guerrero Sánchez
Curso 4ª
Grupo: E4A
Profesor: miguel Vicente García Calvo
Instituto: Federico García Bernalt
Asignatura: Ampliación de física – Química
2008 -2009
El sonido
Cuando se produce una perturbación periódica en el aire, se originan ondas sonoras
longitudinales. Por ejemplo, si se golpea un diapasón con un martillo, las ramas
vibratorias emiten ondas longitudinales. El oído, que actúa como receptor de estas
ondas periódicas, las interpreta como sonido
Los oídos humanos tienen la capacidad de registrar sonidos dentro de ciertas
frecuencias. Fuera de esa escala no pueden hacerlo porque carece de células receptoras
para identificarlos.
Estos sonidos que no podemos escuchar son los ultra sonidos de una frecuencia superior
a 20.000 Hertz, mayor de la que podemos oír y los infrasonidos, inferior a 16 Hertz,
más bajos de los que puede registrar nuestra audición normal.
El término sonido se usa de dos formas distintas. Los fisiólogos definen el sonido en
término de las sensaciones auditivas producidas por perturbaciones longitudinales en el
aire. Para ellos, el sonido no existe en un planeta distante. En física, por otra parte, nos
referimos a las perturbaciones por sí mismas y no a las sensaciones que producen.
Física del sonido
El sonido es un conjunto de vibraciones múltiples proveniente desde un punto o
foco, el cual produce un cambio de presión en el medio. Esto produce que las
partículas del medio (por lo general, el aire) reaccionen unas con otras,
propagándose las perturbaciones de presión en todas direcciones en forma de
ondas.
CUALIDADES DEL SONIDO
El oído es capaz de distinguir unos sonidos de otros porque es sensible a las
diferencias que puedan existir entre ellos en lo que concierne a alguna de las tres
cualidades que caracterizan todo sonido y que son la intensidad, el tono y el
timbre. Aun cuando todas ellas se refieren al sonido fisiológico, están
relacionadas con diferentes propiedades de las ondas sonoras.
Intensidad
La intensidad del sonido percibido, o propiedad que hace que éste se capte como
fuerte o como débil, está relacionada con la intensidad de la onda sonora
correspondiente, también llamada intensidad acústica. La intensidad acústica es
una magnitud que da idea de la cantidad de energía que está fluyendo por el
medio como consecuencia de la propagación de la onda.
Se define como la energía que atraviesa por segundo una superficie unidad
dispuesta perpendicularmente a la dirección de propagación. Equivale a una
potencia por unidad de superficie y se expresa en W/m2. La intensidad de una
onda sonora es proporcional al cuadrado de su frecuencia y al cuadrado de su
amplitud y disminuye con la distancia al foco.
La magnitud de la sensación sonora depende de la intensidad acústica, pero
también depende de la sensibilidad del oído. El intervalo de intensidades
acústicas que va desde el umbral de audibilidad, o valor mínimo perceptible,
hasta el umbral del dolor
La intensidad fisiológica o sensación sonora de un sonido se mide en decibelios
(dB). Por ejemplo, el umbral de la audición está en 0 dB, la intensidad
fisiológica de un susurro corresponde a unos 10 dB y el ruido de las olas en la
costa a unos 40 dB. La escala de sensación sonora es logarítmica, lo que
significa que un aumento de 10 dB corresponde a una intensidad 10 veces mayor
por ejemplo, el ruido de las olas en la costa es 1.000 veces más intenso que un
susurro, lo que equivale a un aumento de 30 dB.
Tono
El tono es la cualidad del sonido mediante la cual el oído le asigna un lugar en la
escala musical, permitiendo, por tanto, distinguir entre los graves y los agudos.
La magnitud física que está asociada al tono es la frecuencia. Los sonidos
percibidos como graves corresponden a frecuencias bajas, mientras que los
agudos son debidos a frecuencias altas. Así el sonido más grave de una guitarra
corresponde a una frecuencia de 82,4 Hz y el más agudo a 698,5 hertzs.
No todas las ondas sonoras pueden ser percibidas por el oído humano, el cual es
sensible únicamente a aquellas cuya frecuencia está comprendida entre los 20 y
los 20 000 Hz. En el aire dichos valores extremos corresponden a longitudes de
onda que van desde 16 metros hasta 1,6 centímetros respectivamente. En general
se trata de ondas de pequeña amplitud
.
Timbre
El timbre es la cualidad del sonido que permite distinguir sonidos procedentes
de diferentes instrumentos, aun cuando posean igual tono e intensidad. Debido a
esta misma cualidad es posible reconocer a una persona por su voz, que resulta
característica de cada individuo.
Pocas veces las ondas sonoras corresponden a sonidos puros, sólo los diapasones
generan este tipo de sonidos, que son debidos a una sola frecuencia y
representados por una onda armónica. Los instrumentos musicales, por el
contrario, dan lugar a un sonido más rico que resulta de vibraciones complejas.
Cada vibración compleja puede considerarse compuesta por una serie de
vibraciones armónico simples de una frecuencia y de una amplitud
determinadas, cada una de las cuales, si se considerara separadamente, daría
lugar a un sonido puro. Esta mezcla de tonos parciales es característica de cada
instrumento y define su timbre.
El teorema de Fourier nos da una razón más del por qué de la importancia
del MVAS. Cualquier clase de movimiento puede considerarse como la
superposición de movimientos armónicos simples. En el gráfico el movimiento
periódico de abajo es el resultado de superponer dos movimientos armónicos
más simples. El teorema de Fourier explica la cualidad diferente del sonido
producido por diferentes instrumentos musicales. La misma nota o tono musical
producido por una guitarra o un ukelele suenan diferente a nuestros oídos a pesar
de que los tonos tienen la misma frecuencia fundamental. La diferencia es
debida a la presencia de los armónicos o sobretonos con diferentes amplitudes
relativas. Así por ejemplo cuando un violín y un piano emiten la nota LA con
una frecuencia de 435 Hz, en realidad están emitiendo esa nota y toda una serie
de notas con frecuencias 2x435 Hz, 3x435 Hz... sin embargo esa serie es
diferente para el piano que para el violín y el oído capta la diferencia
perfectamente. El análisis de Fourier es diferente para cada instrumento. El
teorema de Fourier nos permite no sólo analizar curvas periódicas sino también
curvas no periódicas, en este caso la curva se extiende desde -infinito a +infinito
y podemos suponer que este intervalo cubre un periodo. Así en el caso de un
ruido (por ejemplo de un ascensor) es posible distinguirlo de otro (por ejemplo
por el ruido del motor de un coche), tienen distinto timbre.
Velocidad del sonido
El diapasón se utiliza para producir un sonido de una única frecuencia, gracias a la
vibración que este dispositivo imprime al aire que le rodea. La mayoría de los sonidos
están compuestos, además, por otras frecuencias que se superponen a la principal,
constituyendo los armónicos. El diapasón, una pequeña horqueta de dos puntas del que
se obtiene un sonido o tono fijo produce un sonido puro, casi sin armónicos, que no
varía con cambios de temperatura.
Normalmente, al hacer vibrar un cuerpo, no obtenemos un sonido puro, sino un sonido
compuesto de sonidos de diferentes frecuencias. A estos se les llama armónicos. La
frecuencia de los armónicos, siempre es un múltiplo de la frecuencia más baja llamada
frecuencia fundamental o primer armónico.
Conocida la frecuencia del diapasón se puede determinar la velocidad de propagación
del sonido en el aire. Disponemos de un recipiente de agua que se puede nivelar.
Situamos el diapasón muy cerca del recipiente y lo hacemos vibrar. Hacemos descender
el nivel del agua hasta que se perciba resonancia, es decir, una mayor intensidad del
sonido en el recipiente. Medimos la longitud L de la parte vacía y con estos datos se
puede calcular la velocidad de propagación del sonido en el aire.
Las frecuencias de los distintos modos de vibración de un tubo cerrado responden a la
fórmula
En realidad el vientre se forma algo más arriba y por esto conviene corregir la longitud
L medida, sumándole 0.6 R, siendo R el radio del tubo.
Instrumento para la medición de la velocidad del sonido
Conclusión:
En conclusión podemos decir que el sonido es la sensación producida en el órgano del
oído por el movimiento vibratorio de los cuerpos, transmitida por un medio elástico,
como el aire, los elementos necesarios para que el sonido pueda producirse son
cualquier cuerpo que vibre a cierta frecuencia audible y un medio elástico que sirva de
vehículo para que llegue a nuestros oídos y sea interpretado por nuestro cerebro.
La velocidad de propagación del sonido depende del medio en el que este se disperse ya
sea el aire, el agua, gases y diferentes metales, en el aire cuando la temperatura sea
inferior mayor será la velocidad de propagación.
La intensidad, el tono y el timbre son las cualidades del sonido, los niveles de audición
tienen un espectro que se encuentra entre los 20 y 20,000 Hz., el umbral de dolor es de
120 dB, para medir los niveles del sonido se utiliza un aparato llamado Sonómetro. Las
unidades de medida que se utilizan en el sonido son los Hz y los dB. Una exposición a
100 dB causa daño irreversible al oído a mas de 100 dB
La acústica es la rama de la física y de la técnica que estudia el sonido en toda la
amplitud, ocupándose así de su producción y propagación, de su registro y
reproducción, de la naturaleza del proceso de audición, de los instrumentos y aparatos
para la medida, y del proyecto de salas de audición que reúnan cualidades idóneas para
una perfecta audición.
Bibliografía :
http://www.monografias.com/trabajos16/sonido/sonido.shtml
http://www.sociedadelainformacion.com/departfqtobarra/ondas/SO
NIDO/SONIDO.HTM
http://es.wikipedia.org/wiki/Cualidades_del_sonido
http://psicologia.laguia2000.com/wp-content/uploads/2007/10/elsonido.jpg
http://www.uam.es/personal_pdi/medicina/algvilla/audicion/intensida
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