1 T = _____ f - Liceo Rafael Sotomayor

LICEO RAFAEL SOTOMAYOR
Dpto Física
P.S.N /2011
Unidad 1 : Vibraciones y oscilaciones
OBJ:
1 1.-
Reconocer tipos de vibraciones y sus elementos
¿Qué es un modelo Científico?
Diferencia entre Oscilación periódica y no periódica y sus características.
Las vibraciones:
En el Universo hay miles de vibraciones que son de distinta naturaleza como la vibración de nuestro
tímpano ( audición), de nuestras cuerdas vocales ( voz), un resorte vibra al igual que una cuerda de guitarra o el
tambor de una batería, también los sismos son un tipo de vibración terrestre. Es decir, las “VIBRACIONES” son
fenómenos que se producen en un cuerpo y se transmiten por un “ MEDIO MATERIAL” y son captadas por
nuestros sentidos o por instrumentos especiales ( radar, sonar, eco-tomógrafos, sismógrafos, etc).
Si golpeamos un platillo de una batería, si pulsamos una cuerda de guitarra, si golpeamos suavemente una
gelatina se produce un movimiento de vaivén de un lado a otro en torno a un punto central, o sea, se produce
“una vibración”.
Llamaremos CICLO o “vibración completa” al movimiento desde que el cuerpo parte de una posición
hasta que retorna a ese punto .El punto central entre los dos extremos de la vibración se llama “ PUNTO de
EQUILIBRIO”. La distancia que hay entre la posición de equilibrio y cualquiera posición extrema se llama
“AMPLITUD” (A) . La cantidad de vibraciones completas o ciclos que se producen en un tiempo determinado ( ej:
1 seg) se llama “ FRECUENCIA (f)” , y a través de miles de experimentos se ha podido concluir que:” a mayor
frecuencia mayor rapidez de vibración del cuerpo”. Si calculamos el tiempo que emplea cada ciclo en producirse
estamos estableciendo “el PERIODO” (T) y también se ha podido concluir que: “la frecuencia (f) es
inversamente proporcional al período (T).
NOTA: Averigua ¿Qué es elongación?
1.2.- Modelo científico:
Los científicos a través el tiempo han tratado de explicar los fenómenos de la naturaleza y gracias a sus
aciertos y errores en sus investigaciones, han podido resumir y ordenarlos en teorías dando origen al “MODELO
CIENTIFICO” , por lo tanto estos modelos representan la realidad de cómo ocurren los fenómenos naturales.
Algunos de las características del “modelo científico son: 1) precisos, o sea tener diferentes grados de
aproximación a la realidad y por lo tanto posee un 2) rango de validez en el cual puede ser aplicado. No siempre se
puede aplicar a cualquier situación porque se pueden tener conclusiones erradas. El modelo es bueno si es capaz de
3) explicar un determinado fenómeno de manera adecuada y coherente con los conocimientos anteriores y con la
evidencia experimental. También debe ser capaz de 4) predecir futuras ocurrencias de los efectos de fenómeno.
Un buen ejemplo de un modelo científico es el “MODELO de las OSCILACIONES que explica
fenómenos naturales de vibración y éste modelo plantea que las oscilaciones son vibraciones que describen
siempre el mismo ciclo con un mismo período, por lo tanto son “FENOMENOS PERIODICOS”. Ejemplo de
estas oscilaciones tenemos: los latidos del corazón estando tranquilos sin agitarnos; el sonido de la alarma de un
despertador; la sucesión día-noche; el movimiento de traslación de los planetas alrededor del Sol. Es decir su ciclo
tiene siempre el mismo período, que es el tiempo al cabo del cual se repite nuevamente.
Una “OSCILACION” es un movimiento de un cuerpo que se realiza en torno a un punto fijo o de
“EQUILIBRIO” desplazándose a uno y otro lado. Ej: el péndulo tiene un movimiento oscilatorio. Este está en
equilibrio cuando cuelga verticalmente y está en reposo ; si se le saca de esa posición, se mueve de un lado a otro.
En cada “CICLO” el péndulo pasa dos veces por todos los puntos de su trayectoria. Cuando cumple
un ciclo ha realizado un “OSCILACIÖN COMPLETA”.
Las oscilaciones son “movimientos periódicos exactos” porque se repite su ciclo en forma armónica y
continua sin que la amplitud disminuya, es decir cada ciclo se demora “UN PERIODO (T)” que se mide en
segundos (seg) . La “FRECUENCIA” de oscilación (f) sería el número de ciclos que el cuerpo ha realizado en
un determinado tiempo, por lo que ha esta nueva unidad se le llamará “HERTZ” (Hz) , y corresponde al número
de oscilaciones en 1 segundo.
El período es inversamente proporcional a la frecuencia, es decir:
1
T = _____
f
NOTA: Averigua la equivalencia entre el HERTZ y los múltiplos Kilohertz (kHz), Megahertz (MHz) y
Gigahertz (GHz).
Existen fenómenos que NO se repiten periódicamente, tienen un ciclo inicial, pero luego de propagarse por un
medio material quedan en reposo. Por Ej: el movimiento de una cuerda que se amarra en un extremo fijo como una
silla a la que se le produce una oscilación que se desplaza por la cuerda y luego ésta queda en reposo. A esto se le
llama “PULSO”. Otro ejemplo: es la perturbación en la superficie del agua de un lago si lanzamos una piedra; en
este caso vemos que se produce un anillo que se va abriendo pero propagándose en el agua pero éste movimiento no
continua y sólo se produce 1 pulso que se propaga en todas direcciones a partir del origen de la perturbación ( Punto
donde cayó la piedra)
RESUMEN
Algunos fenómenos VIBRATORIOS se caracterizan porque el movimiento que realiza el cuerpo es en torno a
una POSICIÖN de EQUILIBRIO.
La ciencia plantea HIPOTESIS, TEORIAS y MODELO CIENTIFICOS para “predecir” el comportamiento
de la naturaleza. En los fenómenos vibratorios el MODELO se llama OSCILATORIO. Una oscilación es una
vibración y si esta describe el MISMO CICLO en PERIODOS iguales estamos frente a un tipo de fenómenos
que se llamará FENOMENO PERIODICO. Como el cuerpo se mueve en torno a su punto de equilibrio, la
elongación máxima se llama AMPLITUD ( A ) y el tiempo que se demora en efectuar un solo ciclo lo
llamamos PERIODO (T) , se mide en segundos y al tiempo que corresponde al número de ciclos en una unidad
de tiempo será la FRECUENCIA (f) que se mide en HERTZ (Hz).
Unidad 2: El mundo de las ondas (Ondas y sonido)
OBJ:
_ Comprender fenómenos naturales y tecnológicos asociados con las ondas.
_ Conocer las propiedades de las ondas y sus elementos
_ Aprender ¿Qué es una interferencia en el mundo de las Ciencias?
_ Reconocer a l sonido como una Onda sonora
2.1.- Origen de las ondas:
A diario estamos en contacto con fenómenos ondulatorios como: las olas del mar ( al pasar una ola
subimos y bajamos debido a su paso) ; el escuchar música , el observar ( a través de un telescopio) como se mueven
las estrellas, hablar por teléfono o navegar por Internet, es decir estamos en contacto con “ondas” (sonido ,luz,
electromagnéticas etc.)
Se relaciona con vibraciones o la perturbación del medio, por ejemplo el aire, y a esto lo llamaremos pulso. Si
repetimos este pulso varias veces , es decir tenemos un conjunto de pulsos , o sea habremos creado una “ONDA”.
Si los pulsos se generan a intervalos de tiempos iguales, tendremos un “ONDA PERIODICA”
Entonces podemos concluir que: ONDA: “ es el fenómeno que resulta al” perturbar” un “medio”
transportando “energía” pero” no materia”.
2.2 Clasificación de las ondas:
Cuando algo perturba la superficie desagua ( el piquero de un bañista o el lanzar una piedra) vemos unos
anillos que se expanden desde el punto de perturbación formando “ondas” alrededor. También los sismos o
temblores y los truenos son fenómenos ondulatorios.
Las Ondas se clasifican según:
A) la naturaleza de la perturbación que las origina:
a) MECANICAS: son producto de una vibración, de un golpe o de una ruptura y utilizan un medio
material para propagarse Ej: el Sonido.
El medio material pude ser líquido, sólido o gas, pero nunca el vacío. El medio debe ser “homogéneo”, elástico,
denso y tener una temperatura adecuada, estas características influyen en la “ rapidez de propagación” (v) de la
onda mecánica. Se transmite la “energía” de la onda de una molécula a otra del medio material, pero jamás
transmiten materia.. EJEMPLO: La nota musical LA de un piano, hace que las moléculas de aire vibren en 440
veces por segundo, es decir su “frecuencia” es de 440 Hz. Primero vibran las moléculas más cerca del emisor
(piano) y luego vibrarán sucesivamente las demás moléculas hasta las más lejanas, claro que debido a factores que
entorpecen el flujo de esta vibración va perdiendo intensidad y por lo tanto la “energía s” se va transformando. Como
no se propaga materia, las moléculas del medio sólo oscilan en torno a su punto de equilibrio, pues sólo la
“energía” es transportada.
b) ELECTROMAGNETICAS: movim. Oscilatorio de cargas eléctricas al interior de cuerpos a
temperaturas superiores a 0ºK generando perturbaciones electromagnéticas, no necesitan necesariamente de
un medio material para propagarse , es decir pueden viajar en el vacío, al igual que en otros medios pero al
propagarse no hacen vibrar las moléculas del medio en torno a un punto e equilibrio. Ej. los rayos X las ondas
de radio, del microonda, los rayos ultravioleta, el teléfono, el alumbrado público , la luz visible . Las ondas
electromagnéticas viajan muy rápido ( 3000.000 km/seg) . Se agrupan de acuerdo a su “rango de frecuencia” ,
dando origen a un ESPECTRO ELECTROMAGNETICO.
Se propagan por la acción conjunta de un campo eléctrico(E) y campos magnéticos (B) que son
indivibles uno el otro. ( vea Pág. 37 de su libro) .
B) la dirección de la oscilación de las moléculas del medio:
Una onda al atravesar un medio hace que sus partículas o moléculas oscilen en distintas direcciones y
según ¿Cómo es ésta dirección?, las ondas se clasifican en:
a) TRANVERSALES:
aquellas en que la dirección de “propagación de la onda” es perpendicular
a la “dirección de movimiento de las partículas del medio”.
Ej: en el mar vemos que la “ola” se propaga hacia la playa pero una tabla o nosotros mismo sólo subimos y bajamos
en el mismo punto sin que la onda nos desplace hacia la playa, es decir :
Dirección mov.
partículas de agua
PLAYA
OLA DE MAR
(onda electromagnética)
Dirección propagación de la “ola” (onda)
a)
LONGITUDINALES: las partículas del medio oscilan en la “misma dirección” que la de
“propagación” de la onda. Por ej: si la onda avanza hacia delante, las partículas del medio lo hacen
hacia atrás y hacia delante, en torno a su posición de equilibrio,. Un ejemplo típico de este tipo de
onda es el SONIDO como la percusión de los platillos de una batería la que genera rápidas
“COMPRESIONES” y “RAREFACCIONES” en el aire que las rodea.. Otros ejemplos son: el
sonido de una cuerda de guitarra, o el sonido que hace cualquier instrumento de viento.
C) sentido de propagación de la onda:
Las ondas se pueden llamar:
a)
Ondas VIAJERAS o progresivas:
Son aquellas que van pero no regresan, es decir el sentido es uno sólo y su característica principal es
que “ parten de una fuente emisora”, sin volver atrás. Cono ejemplo, tenemos: la luz que viene del Sol; las ondas
producto de una perturbación puntual del agua de un estanque, etc. Este tipo de onda se propagan libremente
transportando la Energía desde el foco hacia otros lugares pudiendo recorrer distancias muy grandes ( luz del
sol).
b) Ondas ESTACIONARIAS : se forma cuando la viajera incide en un punto fijo y
regresa invertida respecto de la primera por el mismo medio, es decir la incidente y la reflejada se pueden
superponer dando origen a una onda que “pareciera estar fija o estacionaria” . La Energía NO se propaga
libremente sino que está confinada a la región del espacio delimitada por puntos fijos llamados Nodos. La Amplitud
de la vibración de las moléculas del medio permanece constante. Ejemplo: onda que se produce al pulsar de una
cuerda de guitarra.
2.3.- Elementos de una onda periódica:
En las ONDAS podemos clarificar todos sus elementos, y es así que tenemos:
1) Elementos Espaciales: como la a) Amplitud (A) b) La longitud de onda () .
2) Elementos temporales: como el a) período ( T ) b) la frecuencia ( f )
Los podemos visualizar mejor en una onda transversal
Monte
Pulso
Valle

A : Amplitud: elongación máxima que alcanza una partícula del medio en su
vibración. Se mide en metros
Longitud de onda: distancia que recorre la onda en un período. Se mide en metros.
T : Período: tiempo que emplea la onda en recorrer la distancia correspondiente
a una longitud de onda. Se expresa en segundos
f : Frecuencia: cantidad de pulsos que un emisor genera en una determinada unidad de
tiempo. Se expresa en Hertz (Hz) o 1/seg)
Además de los conceptos ya dados, también es necesario conocer y clarificar que se entiende por “Rapidez
de propagación” ( v ) de la Onda. Si hacemos una comparación con la vida diaria, tenemos que cuando hablamos
de rapidez de un vehículo estamos diciendo que recorre una cierta distancia en un tiempo determinado. Como en las
ondas la distancia que recorre un pulso es la Longitud de onda () y el tiempo que se demora lo llamamos
Período ( T ), entonces podemos decir que:
Longitud de onda
v = ---------------------Período

o sea:
v =------- o
v =enmt* /fseg
T
Si la frecuencia permanece constante, la velocidad de propagación es directamente proporcional a la
longitud de onda, es decir las dos aumentan o las dos disminuyen. Además la velocidad de propagación “depende”
del medio por el que viajan.
2.4.- Propiedades de las Ondas:
Los elementos de una onda pueden cambiar durante su propagación si cambia otro factor como es “el
medio de propagación” y estos cambios van a suceder debido a LEYES físicas que ayudan a predecir que le va a
pasar a una onda en una circunstancia específica.
Si por ejemplo una onda se encuentra en su camino con un “obstáculo” , un medio de diferente
densidad o incluso otra onda su comportamiento variará. Esta variación da origen a que en las ondas se deba
estudiar su :
A) REFLEXION :
Este fenómeno ocurre cuando una onda viajera se encuentra con un obstáculo o con otro medio “muy
denso” , éste actúa impidiéndole continuar y es devuelta hacia el mismo medio por donde venía conservando
sus características.
Parte de la energía incidente es transmitida al obstáculo o medio denso y decimos que una mínima parte de
la energía sufre el fenómeno de la “ absorción” . Debido a esto la onda “REFLEJADA” tiene una amplitud
menor a la “INCIDENTE”.
B) REFRACCION:
Si una onda viajera se encuentra en su camino con otro medio de distinta densidad, pero puede seguir
viajando o propagándose se dice que se REFRACTA cambiando su “rapidez” y “su dirección de propagación”
debido al cambio del medio.
v es directamente proporcional a es decir a > v > 
Además la velocidad de propagación depende de la densidad de los medios y si una onda pasa de un medio a otro
de “MAYOR” densidad la velocidad en el medio más denso será “MAYOR” y viceversa, también la dirección
de propagación cambia y el rayo refractado se “ACERCA” a la normal ( línea imaginaria perpendicular a la
superficie de separación entre los medios).
Generalmente cuando hay un cambio de medio se produce la reflexión, la absorción y la refracción
simultáneamente ., y la ENERGÏA de la ONDA INCIDENTE es igual a la suma de las ENERGÏAS de las
ONDAS REFLEJADA, ABSORVIDA Y REFRACTADA.
C) SUPERPOSICIÖN de ondas:
Cuando 2 frentes de ondas se propagan por el mismo medio, en la misma dirección pero en
sentidos contrarios puede ocurrir una interferencia y en un momento determinado se producirá una “ONDA
RESULTANTE” cuya “elongación” es la suma algebraica de las elongaciones de cada frente componente, o
sea, por ejemplo al SUPERPONERSE las ondas en una cuerda, la onda resultante puede “anularse ” dando
origen a una onda estacionaria y a los puntos donde no hay vibración se les llama “NODO” y a los puntos
donde la Amplitud es mayor que cada componente se les llama “ ANTINODO “ (de máxima amplitud) . La
cantidad de nodos y de antinodos depende de la longitud de la cuerda (L) y de la tensión de ella y también mientras
más grave es el sonido menor es la cantidad de nodos y antinodos .
RESUMEN
Las ONDAS son un conjunto de pulsos que se propagan debido a una PERTURBACION que se produce en el
FOCO, transportando ENERGIA liberada.
Se clasifican en : a) según su NATURALEZA : en MECANICAS y ELECTROMAHNETICAS b) según el
MOVIMIENTO de las MOLËCULAS del medio en: LONGITUDINALES y TRANSVERSALES y c) según la
DIRECCION de PROPAGACION de la onda en: VIAJERAS y ESTACIONARIAS.
Las ondas tienen ELEMENTOS ESPACIALES como: la AMPLITUS y la LONGITUD de onda y
ELEMENTOS TEMPORALES como: la FRECUENCIA y el PERIODO . la VELOCIDAD de propagación
depende de una combinación de los elementos espaciales y temporales.
Las ONDAS SONORAS son: MECANICAS, LONGITUDINALES que se pueden REFLECTAR y
REFRACTAR . Otro tipo de ondas también se pueden SUPERPONER, INTERFERIR y ABSORVER.
Unidad 3: Vibraciones y Sonido
OBJ:
- Reconocer el sonido como una vibración producida en materiales diversos
- Manejar operatoria matemática en la relación entre velocidad de propagación,
frecuencia período.
- Reconocer fenómenos naturales relacionados con el sonido y la tecnología y
aplicaciones en medicina y en otras áreas.
NOTA: Según las clasificación de las ondas podemos concluir que “el SONIDO” es una onda PERIODICA,
LONGITUDINAL, MECANICA y VIAJERA. Y que su frecuencia hace cambiar su “Tono” y su Amplitud hace
cambiar su”Intensidad”
3.1.- Origen de los sonidos:
Todos los sonidos son producto de la vibración de algún medio material sólido ( un libro), líquido ( el
agua), o gaseoso( el aire que hay entro de una flauta) . Pero no todos los sonidos son audibles por el hombre. Por
ejemplo existen pitos para llamar a perros que nosotros no los escuchamos; si golpeamos con una cuchara una
gelatina vemos que vibra pero no suena ,etc. .
3.2 Tono de un sonido:
Cuando escuchamos un sonido decimos que es “grave” o es “agudo” y ello depende de la percepción de
cada persona pero la gravedad o agudeza de un sonido se relaciona con la “frecuencia de vibración “ que lo
genera. A esta característica de grave o agudo se le denomina TONO de un sonido.
Un sonido GRAVE o bajo , como la bocina de un tren, es producto de una vibración de “baja
frecuencia” y por el contrario un sonido AGUDO es producto de una vibración de “ alta frecuencia”, como el
trino de un pájaro.
Si comparamos el sonido que produce el “trino” de un pájaro cuyas membranas vibran a razón de 20 mil
veces por segundo con el “sonido” que emite una ballena cuya laringe vibra 20 veces por segundo, veremos que sus
frecuencias son diferentes. ¿cuál de los 2 sonidos es más agudo? ¿ cómo podríamos relacionar la frecuencia con el “
tono”? ( agudo o grave). A mayor frecuencia más agudo es el sonido.
Además el “tono” de un sonido depende del material del objeto que vibra y por lo tanto el sonido que
produce una regla de plástico es distinto que el que se produce por la vibración de una regla metálica a pesar que
ambas tengan medidas iguales.
3.3 Intensidad del sonido
También le decimos “volumen”, que puede ser fuerte o débil. .La INTENSIDAD depende de la “energía
que transporta” y se la relaciona con la “amplitud de la vibración que lo genera.”
Los sonidos “fuertes” tienen una gran amplitud y los “débiles” tienen una amplitud pequeña.
Como está relacionada con la energía que transporta, se puede decir que a mayor energía mayor es la intensidad y
viceversa..Por ejemplo, una gran explosión puede causar un daño mucho mayor que el que produciría un grito de una
persona. Es esta la razón por la cual se recomienda que no se escuche la música a todo volumen . La unidad de
intensidad en el S. I. es el W/ m2 pero existe otra unidad mucho más conocida llamada DECIBEL (dB) y
mientras más altos son mayor daño producen. . La intensidad se mide con un instrumento llamado SONOMETRO
Tanto el tono como la intensidad de un sonido son características psico-acústicas del sonido.
3.4 Transmisión de un sonido:
El sonido es capaz de llegar de un lugar a otro, a esto se le llama TRANSMISIÖN de sonido. Y esto es
posible gracias a que existe un “medio” por el cual se transmite. Este medio puede ser sólido, líquido o gaseoso,
pero a través de muchos ejemplos podemos darnos cuenta que el sonido se transmite mejor si viaja por un medio
sólido (madera) que por uno gaseoso (aire)
La eficiencia en la transmisión del sonido por un medio depende de la “frecuencia” del sonido. A
mayor frecuencia menor es el grado e eficiencia con que es transmitido.
Por ejemplo: Un “Trueno” se escucha más agudo mientras más próximo al lugar de su emisión nos
encontremos, debido a que las frecuencias “altas” se pierden con la distancia. Tenemos también que cuando
escuchamos desde lejos un concierto o en general cualquier música resaltan más los sonidos graves que los agudos.
3.5 Rapidez de un sonido:
Un sonido al ser trasmitido por medios distintos adquieren rapideces distintas y ello depende de la
elasticidad, de la densidad y de la temperatura del medio
Entendemos por “elasticidad” a la capacidad del medio para recuperar su forma inicial.
Por ejemplo: Si una pelota de plasticina la tiramos encontra e una pared no vuelve a su forma original y quedará
plastada, por lo tanto no es elástica. En cambio si tiramos contra la misma pared una esfera de acero o de
vidrio vemos que ella rebota y no pierde su forma, por lo tanto es elástica. En los medios elásticos las
moléculas están muy próximas entre sí por lo que trasmiten la Energía el sonido con mayor facilidad.
Mientras más elástico es un material, mayor es la rapidez con que trasmite el sonido por él.
La “densidad” tiene que ver con la masa (m) y con el volumen (V) , según la relación:
d = m/V , por lo que el sonido será trasmitido con mayor rapidez en los cuerpos más densos,
como los sólidos puesto que tienen mayor moléculas disponibles para propagar el sonido .
También podemos inferir que a mayor temperatura, mayor será la rapidez de transmisión del sonido.
Según a la temperatura ( tº) del aire, el sonido se propaga con una rapidez (v) que estará dada
por la relación:
mt/seg
v = (331 + 0,6 * tº)
algunos valores: Aire( a 15ºC)
= 340
agua (a 15ºC)
= 1500
cobre (a 20ºC)
= 3500
aluminio ( a 20ºC) = 5100
hierro ( a 20ºC) = 4500
m/s
m/s
m/s
m/s
m/s
3.6 Reflexión del sonido:
Debido a que el sonido porta una energía que “viaja” a través de un medio, es muy probable que ella
encuentre obstáculos en su camino que no le permite seguir propagándose. Por ejemplo puede encontrarse con una
pared, entonces el sonido INCIDENTE va a “chocar ” contra ese obstáculo y se devolverá, produciéndose un
sonido REFLEJADO. Al obstáculo se le llamará MEDIO REFLECTOR.
Cuando lo descrito sucede vemos que el sonido pierde cierta cantidad de energía y cambia la dirección
de propagación .
NOTA: -.Averigua que es el ECO y qué es el fenómeno llamado REVERBERACION.
- Averigua cual es la mínima distancia a la que se tiene que ubicar una persona de una muralla para que escuche el
eco de su voz.
3.7 Absorción del sonido:
Así como una pelota rebota de distinta manera según el material contra el que rebota también el sonido se
REFLEJA de distinta forma según sea el material o la superficie de reflexión. No es lo mismo el reflejo de un
sonido si el obstáculo es plumavit, género (cortina) o simplemente una muralla de concreto.
El sonido se “refleja” mejor en una superficie “plana” (muralla) que en una superficie “rugosa” (
cortina). En este último caso , la cortina “absorbe” parte de la energía del sonido y sólo una pequeño
porcentaje se refleja., por lo tanto además de hablar de REFLEXION también debemos hablar de
ABSORCIÖN .
Los materiales blandos y de baja densidad como: las alfombras, cortinas, gomas absorben muy bien el
sonido y así se reduce la reverberación de los sonidos al interior de una pieza o salón. Por ejemplo un sonido de 500
Hz es absorbido 15 veces más por un suelo alfombrado que por uno recubierto de baldosas.. También podemos
decir que un sonido de “alta” frecuencia se absorbe mejor que uno de “baja” frecuencia
Si nos alejamos del lugar donde es emitido un sonido, vemos que la “intensidad” del sonido disminuye.
A este fenómeno se le llama “atenuación” del sonido y se debe a que el medio por el cual se propaga va
absorbiendo la Energía del sonido, es decir la amplitud va decreciendo pero manteniendo constante, sin
variación, el período. Es decir, en resumen, el sonido se va debilitando.
3.8 ¿Cómo se escuchan los sonidos? :
A través de los oídos podemos percibir los sonidos que nos agradan, como la música, el trinar de los
pájaros, pero también escuchamos sonidos o “ruidos” que nos desagradan y que incluso pueden dejarnos sordo, como
el ruido de una detonación muy cercana a nosotros o el ruido que produce el tránsito de una ciudad de elevados
decibeles.
Para entender mejor el complejo sentido de la audición, detallaremos el funcionamiento del oído en este
proceso de audición.
El sonido ingresa por el PABELLON u oreja y avanza hacia el CANAL AUDITIVO, llegando al
TIMPANO ( membrana elástica capaz de vibrar); enseguida la vibración se trasmite a tres huesos: el
MARTILLO, el YUNQUE y el ESTRIBO. Estos huesos tienen la misión de “amplificar” el sonido casi 40 veces
haciendo vibrar la VENTANA OVAL y esta a su vez trasmite el sonido a través de un “fluido” que se
encuentra en la COCLEA o caracol hasta la MEMBRANA BASILAR. Estas última estimula las terminaciones
nerviosas del ORGANO de CORTI, la que genera un “impulso” nervioso que viaja por el NERVIO AUDITIVO
hasta el ENCEFALO, que es el encargado de “interpretar” este sonido y así poder entender quién lo emite, cuál
es su intensidad, para qué se emitió, etc, es decir se completa el proceso auditivo.
Pero no todos los sonidos el “hombre” es capaz de escuchar, sólo aquellos cuya frecuencia oscila entre los 20 y
20.000 Hertz. Los sonidos de frecuencia inferior a 20 Hz se llaman INFRASONIDOS y los mayores a 20.000 Hz
se denominan ULTRASONIDOS. Algunos de ellos son audibles por otros animales como los perros y los
murciélagos, entre otros. 3.9 Fallas en la audición y la contaminación acústica:
3.9 Fallas en la audición y la contaminación acústica:
La incapacidad auditiva parcial y/o total tiene muchas causas, entre otras podemos decir que hay
personas que genéticamente nacen totalmente sordas, otras van perdiendo la audición con los años y otras sufren
una pérdida auditiva debido a accidentes. Los problemas de sordera se pueden producir en:

el nervio acústico

en las células ciliadas en el interior del caracol

problema de soldadura de los huesecillos martillo, yunque y estribo.
Pero el daño más típico que hoy puede producir sordera parcial e incluso total son los problemas que el
hombre produce y es la CONTAMINACION ACUSTICA, puesto que cada vez la Pero el daño más típico que
hoy puede producir sordera parcial e incluso total son los problemas que el hombre produce y es la
CONTAMINACION ACUSTICA, puesto que cada vez la intensidad sonora es más elevada y como el hombre
cada día escucha la música y otros sonidos (propios de una ciudad) con una intensidad
mayor a la moderada nos estamos quedando sordos, sobre todo la juventud que escucha su música, en los
conciertos populares y en sus MP.3, MP 4 o walkman con intensidad relativamente “alta” en forma
permanente.
3.10 Aplicaciones en el diario vivir y en la industria:
El hombre a través de los tiempos ha inventado muchos aparatos que ocupan al sonido como energía para
poder detectar presencia de objetos. Es así como en el mar, para detectar la presencia e cardúmenes ( pesca) y para
detectar la presencia de submarinos, bombas sumergibles, etc ha inventado un aparato llamado “SONAR” que consta
de un transductor que envía un sonido de “alta” frecuencia hacia las profundidades del mar. Este sonido se transmite
por el agua y al “toparse” con un obstáculo como, rocas, cardumen, submarino, etc refleja el sonido hacia el barco y
es captado por él y con otros aparatos(computadores) puede medir el tiempo transcurrido entre la emisión del sonido
y la recepción de los sonidos reflejados, como también el tamaño del objeto que refleja e incluso puede determinar su
forma y así determinar de que cuerpo se trata y a qué distancia se encuentra.
Otra aplicación son los “TERMOPANELES” que son vidrios formados por dos capas separadas por un
espacio intermedio con aire a baja densidad, o sea a baja presión, que dificulta el paso del sonido a través de él lo que
contribuye a aislar la oficina, o habitaciones de una casa del ruido externo de la ciudad. ( bocinazos, frenadas del
tráfico, sirenas , etc.)
3.11 EFECTO
DOPPLER:
Cuando la fuente emisora de un SONIDO se “mueve respecto al un “observador” (receptor) “fijo”,
este percibe un “cambio en el tono” del sonido emitido, es decir se percibe un cambio aparente en la frecuencia
de la onda emitida.
Mientras más cerca están el emisor y el receptor el sonido se “siente” más “agudo” porque aumenta el
número de pulsos y mientras se van alejando entre sí estos dos agentes (emisor y receptor) el sonido se percibe más
grave y disminuye el número de pulsos.
También en las ondas luminosas se produce esto y es así que en las Galaxias lejanas hay un “corrimiento al
rojo” debido a que se están alejando y existe una “expansión” de la galaxia.
NOTAS:
1.- Los TRUENOS
Se producen debido al calentamiento y expansión del aire en la trayectoria de una descarga eléctrica. La temperatura
del aire llega a miles de grados Celsius, aumentando la presión. Para “reducirla” el aire se expande bruscamente
dando orígen al trueno que se propaga en todas direcciones.
2.- Los AVIONES SUPERSONICOS
Si la velocidad del avión es sobre 340 m/seg ( MASH 1) la presión aumenta y el avión que esta construido con un
diseño muy apropiado “rompe la barrera del sonido” ya que se producen ondas de choque en todas las direcciones
con una gran concentración de energía. Si la onda de choque alcanza el suelo del sector urbano se percibe un
“estampido sonoro” debido a la liberación brusca de Energía que transporta que puede provocar destrozos sobre todo
de vidrios pero como los aviones de este tipo transitan a gran altura, èstas ondas no alcanzan a llegar al suelo
debilitándose sin producir destrozos.
Cuando una FUENTE EMISORA y/o el RECEPTOR del sonido se encuentran en MOVIMIENTO uno con
respecto del otro , se perciben CAMBIOS “ APARENTEA” en el TONO del sonido , que se conoce con el
nombre de EFECTO DOPPLER.
RESUMEN
Todos los SONIDOS son producto de la VIBRACION que produce un cuerpo al moverse en torno a su
POSICION de EQUILBRIO. Esta vibración posee una AMPLITUD, un PERIODO y una FRECUENCIA. El
TONO del sonido está relacionada con la “Frecuencia” y la INTENSIDAD e él esta relacionada con su
“Amplitud”. El sonido se mide en DECIBELES (dB) y se puede medir mediante un aparato llamado
SONOMETRO.
La TRANSMISION o PROPAGACION del sonido “sólo “ se produce a través de MEDIOS MATERIALES
mediante una vibración de moléculas, originando zonas de COMPRESIÖN y de RAREFACCION en el medio
por el que se propaga.. . El sonido no se pude trasmitir en el “vacío”.
Se puede REFLEJAR produciéndose el ECO y la REVERBERACION, también puede ser ABSORBIDO por
materiales que se llaman AISLANTES, y que son livianos y suaves
El sentido por el cual percibimos los sonidos es el OIDO HUMANO que permite capturar las vibraciones que
producen los sonidos, amplificándolas y convirtiéndolas en IMPULSOS NERVIOSOS que llegan al cerebro,
quién los interpreta como sonidos. Este sentido (oído) puede captar sonidos entre 20 y 20.000 Hertz de
frecuencia.
Los sonidos menores de 20 Hz se llaman INFRASONIDOS y los de una frecuencia mayor de 20.000 Hz
ULTRASONIDOS.
Podemos perder la AUDICION debido a problemas GENETICOS, por ACCIDENTES o por escuchar sonidos
de muy altos decibeles productos de la CONTAMINACION ACUSTICA.
Unidad 4: Vibraciones y Sonido
OBJ:
- Estudiar los sonidos producto de los instrumentos musicales de cuerda, viento y
Percusión
Reconocer el sonido como una vibración producida en materiales diversos
- Reconocer distintas frecuencias de los sonidos en diferentes instrumentos musicales asociadas a
las notas musicales
- Reconocer fenómenos naturales relacionados con el sonido y la tecnología y
aplicaciones en medicina y en otras áreas.
4.1.- COMPOSICION del SONIDO:
En la música es muy importante saber ¿cuáles son las frecuencias de las NOTAS MUSICALES?, también
¿Cómo se AMPLIFICAN los sonidos emitidos por los diferentes INSTRUMENTOS? Y para ellos estudiaremos:
1.- Los INTRUMENTOS de CUERDA: (guitarra, arpa violín, etc) aquellos que tienen cuerdas tensas fijas en
ambos extremos .Si hacemos vibrar esta cuerda, los diferentes puntos de ella oscilan con una “cierta” AMPLITUD
y FRECUENCIA, pero sólo un porcentaje muy pequeño ( entre un 10 y un 30%) de la energía entregada a las
cuerdas se transforma en sonido, el resto se disipa como calor.
La TENSION de la cuerda y la LONGITUD de la CUERDA influyen en el TONO del sonido.
“ Mientras menor es la longitud de la cuerda y mayor sea la tensión , el tono es más agudo ya que la
frecuencia de vibración aumenta. “
Otro factor que influye en la FRECUENCIA de vibración es la DENSIDAD de MASA (cantidad de masa por
unidad de longitud) y por lo tanto esta “frecuencia” queda determinada por:
T /m
f =------------2L
donde: T = tensión
m = densidad de la masa
L = longitud de la cuerda
4.2 FRECUENCIA de NOTAS MUSICALES:
Nota
Frecuencia
Do
261.63
Re
293.66
Mi
329.63
Fa
349.23
Sol
392
La
440
Si
493.88
Do
523.25
En las CUERDAS VIBRANTES, la onda resultante en la superposición de la incidente y reflejada es una
ONDA ESTACIONARIA donde los NODOS son aquellos puntos de la cuerda permanece en reposo, es decir sin
vibrar y los ANTINODOS son los puntos de la cuerda que vibran con el máximo de amplitud.
La cantidad de nodos y antinodos que se forman en la cuerda vibrante depende de la TENSION de la
cuerda y de la LONGITUD de ella. Además debemos dejar claro que mientras más “ GRAVE” es el sonido
menor es la cantidad de nodos y antinodos.
Otros conceptos importantes que debemos conocer son: el MODO de VIBRACION (N) de una cuerda
que es las diversas formas en que puede vibrar, y la FRECUENCIA FUNDAMENTAL o mínima (fo) para que se
genere una onda estacionaria. Las demás “frecuencias” de los modos de vibración se denominan ARMONICAS (fn)
La relación que existe entre esas dos frecuencias está dada por :
fn = n * fo
Si
donde: n = 1,2,3,4,------- números naturales
n=1
n=2
n=3
n=4
En las ondas estacionarias se da que:
L
= 2 * ----N
Donde: = longitud de onda
L = longitud de la cuerda
N = modo de vibración
Estos instrumentos además de las “cuerdas” tienen otros elementos como: a) el BRAZO que
permite transmitir la vibración de la cuerda a la b) CAJA de RESONANCIA que es lo que AMPLIFICA el
sonido emitido por las cuerdas gracias a la RESONANCIA. Esta “resonancia” depende de la FORMA,
TAMAÑO Y MATERIAL del que está hecho el instrumento, e influye en la frecuencia natural de vibración.
También es importante saber que la “cavidad” (en guitarra, trombón u otros instrumentos) resuena si la “frecuencia
del sonido coincide con algún modo de vibración o frecuencia específica denominadas FRECUENCIAS de
RESONANCIA”.
NOTA: Para “AFINAR” una guitarra se debe “escuchar” el efecto de un fenómeno llamado “PULSACIONES o
BATIMIENTO” que consiste en pulsar 2 cuerdas presionando una de ellas en una determinada posición e ir variando
su tensión hasta lograr que los dos sonidos emitidos por ambas cuerdas tengan el mismo tono..
2.- Los INSTRUMENTOS de VIENTO: (flauta, trompeta etc)
Emiten sonido debido a las vibraciones de una “columna de aire contenida en un tubo”
y esta vibración es producida por los labios del ejecutante (flauta, trompeta) o por una lengüeta (clarinete) y el
tubo actúa como caja de resonancia.
En estos instrumentos también se dan los conceptos estudiados para los de cuerda, o sea la onda
estacionaria, los modos de vibración y la resonancia..
Para lograr las diferentes notas musicales se debe “Cambiar la longitud de la columna de
aire” y esto se hace a través de una pieza móvil del instrumento o tapando y destapando los orificios que tiene.
Los “tubos” pueden tener los extremos abiertos o cerrados, y así tenemos:
A) Tubos con “AMBOS EXTREMOS CERRADOS: (trombón) el aire se comporta como una cuerda formándose
“ondas estacionarias” con antinodos en ambos extremos. Ej: la “ZAMPOÑA” y la “TRUTRUCA”.
Si la longitud L es múltiplo entero de /2
hay “RESONANCIA”
B) Tubos con “UN EXTREMO ABIERTO y el OTRO CERRADO: La columna de aire genera ondas
estacionarias pero el “nodo” se produce en el extremo cerrado y el “anti nodo” en el extremo abierto.
Si la longitud L es múltiplo entero impar
de /4 hay RESONANCIA
3.- Los INSTRUMENTOS de PERCUSIÖN: (batería, tambor, etc) el sonido se produce por la vibración
producto e un golpe También se producen los fenómenos que ocurren en los de cuerda o de viento, esto es: onda
estacionaria, modos de vibración y resonancia.
Algunos instrumentos de percusión son:
a) el bombo, tambor y timbales: donde el sonido se produce por la vibración de una
membrana golpeada por un objeto.
b) el triángulo y el xilófono: metal que emiten sonido al ser golpeado por un pequeño
martillo percutor.
c) el piano: que produce el sonido al ser golpeadas sus cuerdas que existen en su interior por pequeños martillos
percutores.
Recordemos que para distinguir que tipo de instrumento producen las distintas notas musicales de una misma
intensidad y tono hablamos del TIMBRE de un sonido.
RESUMEN
Las características del sonido en un INSTRUMENTO MUSICAL se deben a fenómenos ondulatorios comunes a las
CUERDAS VIBRANTES ( inst. de cuerda), las COLUMNAS DE AIRE ( inst. de vieno) y las SUPERFICIES ( inst
de percusión). Los fenómenos ondulatorio son:
La “SUPERPOSICION”: se produce cuando dos ondas se encuentran generándose una onda resultante
cuya amplitud corresponde a la suma algebraica de las amplitudes de las ondas individuales.
Si las dos ondas que se superponen son de la misma frecuencia y están en “fase” se produce la
INTERFERENCIA. Si las
frecuencias son similares se perciben” PULSACIONES o
BATIMIENTOS.
I)
II)
Las ONDAS ESTACIONARIAS: se producen cuando .una onda incidente se refleja en un extremo
fijo superponiéndose ambos ondas.
Existen los NODOS y ANTINODOS dependiendo de los MODOS de VIBRACIÖN. El MODO
FUNDAMENTAL(fo) es la frecuencia mínima capaz de generar la onda estacionaria.
III) La RESONANCIA: se produce cuando la frecuencia externa con que se hace vibrar un objeto
coincide con su frecuencia natural.
MAPAS
CONCEPTUALES
VIBRACIONES
Frecuencia (f)
Período (T)
Oscilaciones
Amplitud(A)
Periódicas
No periódicas
Las ONDAS
Naturaleza de
la emisión
mecánicas
Período y
frecuencia
Reflexión
Longitud de
Ondas y
amplitud
transmisión
electromagnéticas
Oscilación del
medio
transversales
refracción
longitudinales
Velocidad de
propagación
absorción
Sentido de
propagación
estacionarias
Viajeras
superposición
CAPITULO II : La LUZ o Energía lumínica