Física - Codesin

Profesor: Guillermo
Manosalva
Curso: 1º Medio
Contenido: Vibraciones y sonidos
Habilidades:
Identificar, comprender, aplicar.
Sub-sector: Física
Guía de Verano
Vibraciones y sonidos
Profesor: Guillermo Manosalva
Instrucciones:
1. Leer el texto.
2. Construir un mapa conceptual.
Los sonidos se originan por la vibración de algún cuerpo1 o medio material,
sin embargo, no todas las vibraciones producen sonidos audibles.
Es posible que te preguntes ¿qué es una vibración?, una vibración es un
movimiento de vaivén de un cuerpo que posee energía, la que permite que el
cuerpo se mueva de un lado a otro respecto a su posición de equilibrio.
Antes de comenzar a vibrar, un cuerpo se encuentra en “reposo”, a este
estado (posición) se le denomina posición de equilibrio. Para que se produzca
una vibración debe haber algo que perturbe el estado de reposo en el que se
encuentra un cuerpo. Una vez que se ha producido una perturbación del
equilibrio, el cuerpo comienza a vibrar. Mientras vibra, el cuerpo se mueve de un
lado a otro respecto de su posición de equilibrio.
Cuando un cuerpo vibra, se produce un ciclo de vibración. El ciclo es el
recorrido completo que realizan algunos cuerpos, desde una posición inicial hasta
que retornan a este punto.
Cuando los ciclos tienen la misma duración, se denominan vibraciones
periódicas, éstas poseen valores que la caracterizan; el período y la frecuencia.
El período es el tiempo que tarda un cuerpo
abrevia con la letra T, mientras que la frecuencia
ciclos que completa un cuerpo en un determinado
letra f. La unidad más usada para la frecuencia es
número de oscilaciones en 1 segundo.
1
en completar un ciclo y se
corresponde al número de
tiempo, se simboliza con la
hertz (Hz) y corresponde al
1 Cuerpo o medio material es cualquier sistema formado por partículas de materia
(átomos y moléculas). Puede ser un sólido, un líquido o un gas.
T
=
f
La frecuencia y el período de vibración son inversamente proporcionales. Esto
quiere decir que si, por ejemplo, uno se duplica, el otro se reduce a la mitad. La
relación entre el período y la frecuencia de vibración se puede escribir de la
siguiente forma:
El tono de un sonido
El que un sonido sea percibido de forma más o menos grave o más o
menos agudo depende en parte de la persona que lo percibe, lo que se
denomina como la característica psico-acústica, aunque también se relaciona
con la frecuencia de la vibración que lo genera.
Un sonido de tono grave o bajo, como la bocina de un tren, es producido
por una vibración de baja frecuencia. En cambio, un sonido de tono agudo o
alto como el sonido de una máquina dental, es producido por una vibración de
alta frecuencia.
Intensidad del sonido
Normalmente percibimos los sonidos con diferente intensidad, lo que en
lenguaje común llamamos “volumen” (fuerte o débil). La intensidad de un sonido
depende de la energía que transporta y se relaciona con la amplitud de la
vibración que lo genera.
Las vibraciones de gran amplitud producen sonidos “fuertes” o intensos,
mientras que las vibraciones de baja amplitud dan como resultado sonidos
“débiles”.
La intensidad del sonido disminuye con la distancia. Cada vez que te
alejas de una fuente sonora, la intensidad disminuye (tu percepción)
La unidad de medida más conocida para medir la intensitas de un sonido
es el decibel (dB), que deriva del nombre del inventor Alexander Graham Bell
(1847 – 1922).
Los sonidos se transmiten
El sonido que se genera en un lugar es capaz de llegar a otro. A esto se le
llama transmisión del sonido. El sonido se transmite sólo a través de medios
materiales, mediante la vibración de moléculas del medio por donde viaja. En el
aire por ejemplo, producto de una vibración en algunas zonas las moléculas de
los gases del aire se juntan (zonas de compresión) y en otras zonas se alejan
(zonas de rarefacción). Esta alteración en las moléculas del aire es la que
transmite el sonido. Es importante recordar que las moléculas de aire no se
trasladan de un lugar a otro, sino que vibran en torno a su posición de equilibrio,
transmitiendo así la energía liberada al emitir el sonido. Lo que se transmite con el
sonido es la energía y no la materia.
Los sonidos necesariamente se transmiten a través de un medio material
(sólido, líquido y gaseoso). En base a la información presentada anteriormente
¿podrían dos astronautas conversar en la superficie de la luna?, la respuesta es
no, la razón es que en la Luna no existe atmosfera, sólo hay vacío, y el sonido no
se propaga por el vacío.
La rapidez de la transmisión del sonido depende de algunas propiedades
físicas del medio por el que se propaga, como la elasticidad, la densidad y la
temperatura. Mientras más elástico es el material más rápida es la transmisión del
sonido. El sonido es transmitido con mayor rapidez en los cuerpos más densos,
como los sólidos, puesto que tienen un mayor número de moléculas disponibles
para propagar el sonido. A mayor temperatura, mayor rapidez de transmisión del
sonido. En el caso del aire, existe una relación que permite calcular la velocidad
del sonido (v) en función de la temperatura del aire expresada en grados Celsius
(t):
V = (331 + 0,6 t)m/s
El sonido se refleja
Los sonidos se reflejan cuando se encuentran con obstáculos. El sonido que
llega al obstáculo se llama sonido incidente y el sonido que se devuelve es el
sonido reflejado. El obstáculo que refleja el sonido se llama medio reflector.
Cuando un sonido se refleja, generalmente cambia la dirección en que se
propaga y pierde una cantidad de energía.
Cuando los sonidos de reflejan varias veces, y no pueden ser distinguidos
por separado, se denomina reverberación.
Los sonidos se reflejan mejor en las superficies planas, que en una superficie
suave y rugosa, como una cortina, la razón es que en estas la mayor parte de la
energía incidente es absorbida, reflejándose solo un pequeño porcentaje. Los
materiales blandos y de baja densidad como las alfombras, esponjas, las gomas y
las cortinas poseen en su interior numerosas cavidades con aire. Esto hace que el
sonido se refleje muchas veces en su interior, sin salir. Por eso se dice que estos
materiales absorben el sonido, reduciéndose la reverberación de los sonidos en su
interior. Se ha comprobado que los sonidos de alta frecuencia se absorben mejor
que los de baja frecuencia.
¿Cómo escuchamos los sonidos?
Nuestros oídos nos permiten percibir ondas sonoras producidas a nuestro
alrededor, las que no son interpretadas como sonidos en nuestro cerebro.
El sonido ingresa al oído por el pabellón, que comúnmente llamamos oreja,
y avanza hacia el canal auditivo. Luego, el sonido llega al tímpano, que es una
membrana elástica y lo hace vibrar. Esta vibración se transmite a una cadena de
tres pequeños huesos: el martillo, el yunque, y el estribo. Los huesecillos amplifican
unas 40 veces el sonido mediante el mecanismo de palanca: un pequeño
movimiento del martillo produce un gran movimiento del estribo. Este movimiento
hace vibrar la ventana oval. La vibración de la ventana oval es transmitida a
través de un fluido que está dentro de una cóclea o caracol hasta la membrana
basilar. La vibración de la membrana basilar estimula las terminaciones nerviosas
del órgano de Corti, lo que genera un impulso nervioso que viaja a través del
nervio auditivo hasta el encéfalo. Allí el impulso nervioso se interpreta como
sonido completándose el proceso de la audición.
Nuestro oído es capaz de percibir sonidos de frecuencias entre los 20 Hz y
los 20.000 Hz aproximadamente. Los infrasonidos y los ultrasonidos no son audibles
para el ser humano. Los infrasonidos son las frecuencias inferiores a 20 Hz y los
ultrasonidos son aquellos con frecuencias superiores a 20.000 Hz.
Estructura del oído