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INVESTIGACIÓN SOBRE LAS CUALIDADES DEL SONIDO ...

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CUALIDADES DEL SONIDO

ALUMNA Gelvin Jovana Devora

15 de mayo de 2020

cualidades del sonido: Desde un punto de vista físico el sonido es una vibración que se propaga en un medio elástico. Para que se produzca sonido se requiere la existencia de un cuerpo vibrante, denominado foco (cuerda tensa, varilla, una lengüeta) y de un medio elástico que transmita esas vibraciones, que se propagan por él constituyendo lo que se denomina onda sonora. Tenemos costumbre de distinguir entre sonidos y ruidos. Los primeros son aquellos que nos producen sensación agradable, bien porque son sonidos musicales o porque son como las sílabas que forman las palabras, sonidos armónicos, que encierran cierto significado al tener el oído educado para ellos. Si se obtienen gráficas de registro de las vibraciones de sus ondas se observa que, en general, los sonidos musicales poseen ondas casi sinusoidales, aunque alteradas a veces apreciablemente por la presencia de sus armónicos. Los restantes sonidos armónicos conservan todavía una total periodicidad, aunque su gráfica se aleje notablemente de una sinusoide, por estar compuestos de varios grupos de ondas de frecuencias fundamentales distintas, acompañadas de algunos de sus armónicos. Por último, los ruidos presentan, de ordinario, gráficas carentes de periodicidad y es precisamente esta peculiaridad lo que produce que la sensación cerebral resulte desagradable o molesta.

El tono es la sensación auditiva o atributo psicológico de los sonidos1 que los caracteriza más agudos o más graves, en función de la propiedad física llamada frecuencia.

Un tono puro corresponde a una onda senoidal, es decir, una función del tipo f(t) = A sen(2 π f t), donde A es la amplitud, t es el tiempo y f la frecuencia. En el mundo real no existen tonos puros, pero cualquier onda periódica se puede expresar como suma de tonos puros de distintas frecuencias. Existiría una frecuencia fundamental y varias frecuencias múltiplos de la fundamental, llamados armónicos. Las frecuencias de estos armónicos son un múltiplo entero de la principal. Cuando a un tono se le aplica el análisis de Fourier, se obtiene una serie de componentes llamados parciales armónicos (o armónicos, a secas), de los cuales el primero o fundamental y los que tienen un número de orden que es una potencia de 2 (2, 4, 8, 16...) tienen alguna similar sensación de tono que el primero por sí solo (ya que, al estar a distancia de octava, el oído humano suele percibirlas como "las mismas notas, pero más agudas"). Timbre es la cualidad que caracteriza un sonido. Se trata de una de las cualidades esenciales del sonido junto con el tono, la duración y la intensidad. A través del timbre somos capaces de diferenciar, dos sonidos de igual frecuencia fundamental o (tono), e intensidad. Una de 440 Hz emitido por una flauta es distinto de la que emite una trompeta aunque estén tocando la misma nota, porque tienen distintos armónicos. En la flauta, los armónicos son pequeños en comparación con la fundamental mientras que en la trompeta los armónicos tienen una amplitud relativa mayor, por eso la flauta tiene un sonido suave, mientras que la trompeta tiene un sonido estridente.

Físicamente, el timbre es la cualidad que confieren al sonido los armónicos que acompañan a la frecuencia fundamental. Estos armónicos generan variaciones en la onda sinusoidal base.

5 ejercicios de aplicación: 1. Un sonido en el aire y otro en el agua poseen la misma frecuencia y la misma intensidad. Determina la relación entre sus amplitudes de oscilación y entre sus cambios máximos de presión.

2.La intensidad de una orquesta es la misma que la de 250 violines. Si el nivel de intensidad de la orquesta es de 80 dB, ¿cuál es el de un violín?

3.El nivel de intensidad a 0.5 m de un altavoz es de 110 dB. ¿Cuál es el nivel de intensidad a 3 m del altavoz?

4. Una pared sólo deja pasar el 5 % del sonido de un lado al otro. ¿Con cuántos decibelios oímos un sonido que se genera al otro lado de la pared con 90 dB de nivel de intensidad? (Supón despreciable la atenuación de la onda debida a la distancia.)

5. Un aparato musical posee una relación señal–ruido de 30 dB. Si deseamos oír música con una intensidad de 10−3 W m−2 , ¿con qué nivel de intensidad tendremos que percibir el ruido?

Efecto doppler: El efecto Doppler, llamado así por el físico austriaco Christian Andreas Doppler, es el cambio de frecuencia aparente de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Hay ejemplos cotidianos del efecto Doppler en los que la velocidad a la que se mueve el objeto que emite las ondas es comparable a la velocidad de propagación de esas ondas. La velocidad de una ambulancia (50 km/h) puede parecer insignificante respecto a la velocidad del sonido al nivel del mar (unos 1235 km/h), sin embargo, se trata de aproximadamente un 4 % de la velocidad del sonido, fracción suficientemente grande como para provocar que se aprecie claramente el cambio del sonido de la sirena desde un tono más agudo a uno más grave, justo en el momento en que el vehículo pasa al lado del observador.

1.Un silbato emite sonido de frecuencia 500 Hz se mueve con una máquina de tren a velocidad de 90 km/h. Un conductor se mueve en la misma dirección, pero en sentido contrario en un vehículo con una velocidad de 144 km/h acercándose al tren. Calcular la frecuencia del sonido escuchado por el conductor vE=25 m/s vs=340 m/s vO=-40 m/s La frecuencia del sonido escuchado es f'= 603 Hz

vE=-25 m/s vs=-340 m/s vO=40 m/s La frecuencia del sonido escuchado es f ' =603 Hz

2. Una ambulancia emite un sonido a 550 Hz. Determina la frecuencia que percibe un observador:    

Cuando el observador está en reposo y la ambulancia se aproxima a 25 m/s Cuando el observador se aleja a 15 m/s de la ambulancia, que ha quedado en reposo Cuando el observador se acerca a la ambulancia a 10 m/s, teniendo en cuenta que esta se mueve a 20 m/s hacia el observador Dato: Velocidad del sonido en el aire 340 m/s

Datos: Frecuencia de sonido de ambulancia f = 550 Hz Velocidad del foco vF y del receptor vR variable en cada apartado: En el primero: vF = 25 m/s ; vR = 0 m/s En el segundo: vF = 0 m/s ; vR = 15 m/s En el segundo: vF = 10 m/s ; vR = 20 m/s Velocidad del sonido en el aire: v = 340 m/s

3.La fuente(F) fija en el sistema de referencia en que el aire está en reposo y el observador(O) acercándose con velocidad v. Para simplificar el análisis, supondremos que O se acerca a F en línea recta. En este caso la longitud de onda λ no cambia, pero O percibe una frecuencia mayor, dada por

Ondas Sísmicas. Las ondas sísmicas son movimientos que se producen en la corteza terrestre, este movimiento es producto de la energía liberada a partir de un foco llamado hipocentro. Las ondas sísmicas podríamos dividir en dos grandes grupos: Ondas Internas y Ondas Superficiales. Y dentro de estos dos grupos existen cuatro tipos de ondas sísmicas: P, S, L y R.

velocidad de las ondas P = 7 Km/s velocidad de las ondas S = 4 a 6 Km/s velocidad de las ondas L = 2 a 3 Km/s velocidad de las ondas R = 90% de las ondas S. Los sismógrafos son aparatos que miden precisamente estas variaciones. A continuación, os dejamos un ejemplo de lo que mediría un sismógrafo cuando se produce un terremoto. Si os fijáis, primero llegan las ondas P, luego las ondas S y finalmente las ondas de superficie, que son las que de verdad sentimos nosotros en nuestras casas. El tiempo que pasa entre la llegada de las distintas ondas es tan sólo de segundos.

Ultrasonido Los ultrasonidos son una serie de ondas mecánicas, generalmente longitudinales, cuya frecuencia está por encima de la capacidad de audición del oído humano. El ultrasonido no tiene propiedades diferentes de las ondas audibles, excepto que los humanos no pueden oírlas. El límite varía dependiendo de la persona y es aproximadamente 20 kHz en adultos sanos. Los equipos de ultrasonido operan con frecuencias más elevadas de 20 kHz aunque la mayoría de los transductores actualmente empleados operan a frecuencias mucho más altas (MHz). Este tipo de ondas es usado en diferentes campos, siendo el más común la medicina en su rama diagnóstica y terapéutica principalmente, como también en la industria. Los equipos de ultrasonido son empleados para detectar objetos o medir distancias.

Diagnóstico: La reflexión del ultrasonido de baja intensidad en los diferentes órganos internos permite transformar la señal en imágenes sobre una pantalla. Es una técnica indolora y sin peligros. Su versión más conocida es la ecografía. Funcionamiento del ecógrafo: Las ondas sonoras son emitidas por las máquinas hacia el interior del cuerpo. Estas ondas, al chocar con los órganos, se reflejan en forma de eco, el cual es analizado e interpretado por medio de computadoras. El medio idóneo de propagación de las ondas es precisamente cualquier estructura con alto contenido de agua. Es por ello que no se utiliza para estudiar tejido óseo u órganos con elevado contenido aéreo (cavidades con aire), porque en tal caso los ultrasonidos no hacen eco y siguen su camino sin retorno. Terapia: Probablemente la litotricia sea la principal técnica de terapia con ultrasonidos. Consiste en la destrucción de cálculos en el riñón, la vejiga o la vesícula mediante ondas ultrasónicas. Estas los trituran de tal manera que su diámetro se reduce y pueden ser expulsados por el organismo. También son usados para tratar la tendinitis muscular cuando existen calcificaciones. Aplicaciones industriales Los ultrasonidos también tienen importantes aplicaciones en la industria, según los valores de su frecuencia y su intensidad....