Fundamentos del Sonido: Frecuencia, Periodo, Longuitud

Fundamentos del Sonido: Frecuencia, Periodo, Longuitud de onda
Preguntas de la clase anterior:
1- Que entendemos por Movimiento Oscilatorio y Movimiento Ondulante ? Cual
es consecuencia de cual ?
2- A que llamamos Onda ? Que diferencia existe entre una Onda Transversal y una
Longuitudinal ? De que forma se propaga el Sonido y que tipo de onda es ?
Bueno.. Ya estamos en condiciones de dar una definición mas precisa sobre el sonido,
su propagación y sus características físicas.
El sonido es un tipo de onda mecánica que se propaga únicamente en presencia
de un medio material y que su origen se debe a los cambios en la densidad de las
partículas de dicho medio debido a perturbaciones y/o fuerzas externas.
Medio: Cuando hablemos de un medio, y a no ser que se indique específicamente otra
cosa, nos estaremos refiriendo al aire. Esto se debe nuevamente a razones prácticas, en
la medida en que el aire es el medio más usual por el que viaja el Sonido.
Para que una onda sonora se propague en un medio, éste debe cumplir como mínimo
tres condiciones fundamentales: ser elástico, tener masa e inercia. El aire en tanto
medio posee además otras características relevantes para la propagación del sonido:
•
•
la propagación es lineal, que quiere decir que diferentes ondas sonoras (sonidos)
pueden propagarse por el mismo espacio al mismo tiempo sin afectarse
mutuamente.
es un medio no dispersivo, por lo que las ondas se propagan a la misma
velocidad independientemente de su frecuencia o amplitud.
Nicolás A. Ardizzi
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es también un medio homogéneo, de manera que el sonido se propaga esféricamente, es
decir, en todas las direcciones, generando lo que se denomina un campo sonoro.
Figura 1.1
En la Figura 1.1 vemos
un diapasón en
resonancia, el mismo se
caracteriza por resonar
440 veces por segundo
( 440 Hz ) generando
una propagación de
onda prácticamente
senoidal..
Propagación y Características:
Como ya mencionáramos anteriormente, un cuerpo en oscilación pone en movimiento
a las partículas de aire (del medio) que lo rodean. Éstas, a su vez, transmiten ese
movimiento a las moléculas vecinas y así sucesivamente. Cada molécula de aire entra
en oscilación en torno a su punto de reposo. Es decir, el desplazamiento que sufre cada
molécula es pequeño. Pero el movimiento se propaga a través del medio.
Entre la fuente sonora (el cuerpo en oscilación) y el receptor (el ser humano) tenemos
entonces una transmisión de energía pero no un traslado de materia. No son las
moléculas de aire que rodean al cuerpo en oscilación las que hacen entrar en
movimiento al tímpano, sino las que están junto al mismo, que fueron puestas en
movimiento a medida que la onda se fue propagando en el medio.
Esa propagación en el aire viaja aproximadamente a, 345 m/s. A modo de ejemplo,
supongamos que vemos un rayo caer pero lo escuchamos al segundo de haberlo visto,
en ese caso podríamos deducir dicho rayo cayó aproximadamente a 345 m respecto de
nosotros.
Nicolás A. Ardizzi
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Características generales de las ondas
Tren de ondas: Todas las ondas al moverse lo hacen una tras otra como si
fuera un tren de donde se coloca un vagón tras otro.
Nodo: Es el punto donde la onda cruza la
línea de equilibrio
Elongación: Es la distancia entre
cualquier punto de onda y su
posición de equilibrio.
Cresta, Monte o Pico: es el punto más alto de una onda
Valle: Es el punto más bajo de una onda.
Amplitud (A): Es la máxima separación de la onda o vibración desde su punto de
equilibrio.
Fase (Φ): Se define como el estado de vibración de una partícula en un punto X en un
instante t. Cuando 2 puntos tienen en todo instante el mismo estado de vibración se dice
que están en fase. Todos los puntos en fase de un instante forman lo que se denomina
Frente de Onda. La fase se expresa en Radianes.
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Nicolás A. Ardizzi
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Periodo: Tiempo que tarda en efectuarse una onda o vibración completa, se mide en
segundos ( s ) y se representa con una T mayúscula. También es el tiempo que tarda
una partícula en realizar una oscilación completa.
Notemos que el periodo (T) es
igual al recíproco de la
frecuencia (f) y viceversa.
Frecuencia: Es el número de ciclos producidas por segundo. La frecuencia se indica
con la letra f minúscula. Se mide en ciclos / segundo o Hertz (Hz). Coincide con el
número de oscilaciones por segundo que realiza un punto al ser alcanzado por las
ondas y comparte una relación inversa con el periodo ( T ),
f = 1 / T = Hz
T=1/f =s
Longitud de Onda: Podemos definir la longitud de onda como la distancia que recorre
una onda en un período de tiempo T. La longitud de onda está relacionada con la
frecuencia f (inversa del período T) por medio de la velocidad de propagación del
sonido ( C = 342 m/s ) , de manera que c = · f. Las ondas sonoras tienen longitudes
de onda de entre 2 cm y 20 m aproximadamente. También podemos definir la longitud
de onda como la distancia entre dos puntos que en el mismo instante están a la misma
distancia de su posición de equilibrio, (dicho de otro modo, distancia entre dos puntos
que vibran del mismo modo).
Figura 1.2
Se representa con la letra griega λ
(lambda) y la expresamos en
metros.
Nicolás A. Ardizzi
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En la Figura 1.3 vemos una onda longitudinal propagándose en el aire, las zonas mas
oscuras corresponden a los lugares de mayor presion
Mientras que las zonas más espaciadas corresponden a
los de mayor descompresión (Rarefacciones). Decimos
que la distancia física que comprendida entre 2 columnas
expuestas a la misma presión y oscilando exactamente en
el mismo sentido es la longitud de onda de dicha onda.
Figura 1.3
Ejercicios Clase II:
Problema 1:
Calcular la longitud de onda de una nota musical con una frecuencia de 261 hz
Considerando que la velocidad de propagación del sonido en el aire a 15° C es de 340
m/seg.
Problema 2: Los Bajos Eléctricos de 4 cuerdas se afinan de la siguiente manera
SOL 1ra cuerda , RE 2da, LA 3ra, MI 4ta Deseamos saber a que frecuencias
fundamentales corresponden dichas notas a partir del periodo de oscilación
correspondiente..
MI: 0.024 segundos; LA: 0,021 segundos: RE: 13,6 mili segundos; SOL: 10,2 mili
segundos
Actividad 1:
Se van a reproducir 10 tonos en los parlantes del aula ( todos ellos con igual nivel de
intensidad ), le pedimos que dando valores del 1 al 10 ( 1 mínimo, 10 máximo)
complete la siguiente tabla según su criterio respecto al volumen que percibe.
63 Hz
125 Hz
250 Hz
500 Hz
1 kHz
2 kHz
4 kHz
8 kHz
12 kHz
16 kHz
- A partir de los datos obtenidos ubique los valores en un grafico cartesiano donde
Y = Volumen ; X = Frecuencia.
ás A. Ardizzi
Nicol
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