Acústica

Acuerdo 286
Física
Unidad 5
Acústica
Ing. Enriqueta Del Ángel Hernández
Acústica.- Rama de la física que se encarga de estudiar las propiedades del sonido y
sus aplicaciones.
5.1 SONIDO: CONCEPTO, TRANSMISIÓM Y VELOCIDAD DE PROPAGACÓN.
Onda sonora o sonido.- Es una onda mecánica que se propaga a través de la materia y
que percibimos a través del órgano auditivo.
El sonido se transmite a través de sólidos, líquidos y gases, como onda mecánica es
lógico que no se propague en el vacío; así la onda sonora o sonido transporta energía
generada por la fuente emisora a través de cualquiera de estos medios al chocar con las
moléculas estas vibran y transmiten dicha vibración.
Un sólido transmite mejor el sonido que un líquido o gas, porque sus moléculas se
encuentran más juntas.
VELOCIDAD DEL SONIDO
El sonido se propaga con una rapidez de 331m/s en el aire cuando se este se encuentra a
una temperatura de 0°C; sin embargo en los líquidos y sólidos su rapidez es mayor; así de
acuerdo a experimentos realizados se ha comprobado que por cada grado centígrado que
se eleve la temperatura de un medio la rapidez del sonido a través de ese medio aumenta
0.61m/s, lo cual permite deducir:
V = V0 + 0.61m/sT
Donde:
V = Velocidad final del sonido en m/s.
V0 = Velocidad del sonido a través de un medio o sustancia que se encuentra a 0°C.
T = Temperatura de la sustancia en °C.
Ejemplo: Para determinar la velocidad del sonido a través del aire cuando se tiene una
temperatura ambiente de 18°C, se puede calcular como:
V = 331m/s + O.61m/s(18°C)
V = 331m/s + 10.98m/s
V = 341.98m/s.
5.2 FENÓMENOS ACÚSTICOS.
El sonido presenta cuatro fenómenos a saber: Reflexión, eco, resonancia y reverberación.
 Reflexión cuando la onda sonora choca con algún objeto duro por ejemplo una
pared y se regresa (reflexión de la onda).
 Eco, se origina por la reflexión de la onda sonora siempre y cuando exista una
distancia aproximada entre 16.5 m y 17 m entre la fuente sonora y la pared con la
cual choca.
 Reverberación, es originada por la reflexión del sonido como consecuencia del
eco.
 Resonancia, se origina cuando un cuerpo que vibra pone a vibrar a otro con la
misma frecuencia, por ejemplo las cajas de resonancia utilizadas en los
instrumentos musicales, como en el caso de la guitarra donde las cuerdas ponen a
vibrar la caja.
5.3.- EFECTO DOPPLER
El sonido de acuerdo a su frecuencia se divide en:
a) Audiofrecuencia o frecuencia audible. Sonido con un rango de frecuencia de 20 a
20000 Hz.
b) Infrasónico: Sonido con frecuencia menor a 20 Hz.
c) Ultrasónico. Sonido de frecuencia mayor a 20000 Hz.
Como ejemplo se tiene que las ondas de radio de amplitud modulada (AM) se transmiten
en kilohertz y las de frecuencia modula (FM) se transmiten en megahertz.
Un fenómeno relacionado a la frecuencia de las ondas sonoras es el Efecto Doppler que
consiste en el cambio aparente de la frecuencia de un sonido cuando existe un
movimiento relativo entre la fuente sonora (cuerpo que emite el sonido) y el
observador (persona que escucha el sonido).
Se presentan dos situaciones a saber:
1.- Cuando la fuente sonora se encuentra en movimiento y el observador en reposo,
puede suceder:
a) Se acerca la fuente sonora al observador.
b) Se aleja la fuente sonora del observador.
2.- Cuando la fuente sonora se encuentra en reposo y le observador en movimiento ya
sea que se acerque o aleje, puede suceder:
a) Que el observador se acerque a la fuente sonora.
b) Que el observador se aleje de la fuente sonora.
Donde:
fa = Frecuencia aparente que escucha el observador en Hertz.
ff = Frecuencia de la fuente sonora en Hertz.
V = Velocidad del sonido en el aire en m/s.
Vf = Velocidad a la cual se mueve la fuente sonora en m/s.
V0 = Velocidad a la cual se mueve el observador en m/s.
Ejemplo.- Una patrulla se acerca a un observador a una velocidad de 25m/s, si la
frecuencia de la patrulla es de 800Hertz y de acuerdo a la temperatura ambiente la
velocidad del sonido alcanza un valor de 342m/s.
a) ¿Cuál es la frecuencia que escucha el observador cuando se acerca la patrulla?
b) ¿Qué frecuencia escucha el observador cuando la patrulla se aleja de él?
Anotamos la información con la cual se cuenta ( Datos):
Vf = 25m/s.
ff = 800 Hertz.
V = 342m/s
Lo que se desea calcular es:
a) fa que escucha el observador cuando se acerca la patrulla; por lo tanto:
; sustitución
(
)(
)
escucha una frecuencia mayor dado que
al acercarse la patrulla las ondas del sonido reducen su longitud de onda.
b) fa que escucha el observador cuando se aleja la patrulla.
; Sustitución
(
)(
)
= 745.50 Hz. La frecuencia que escucha es menor dado que al alejarse, las ondas que
chocan con el observador se alargan siendo su longitud de onda mayor, por lo tanto su
frecuencia disminuye.