Post on 14-Jan-2017
R1 Myriam Guadalupe Del Río Partida
Medicina Física y Rehabilitación
FÍSICA DEL SONIDO
istoriaSonido
Indicó que el movimiento del aire se genera por una fuente, moviéndose hacia adelante para que las ondas sonoras inalteradas se propaguen hasta donde la perturbación en el aire sea sostenible.
http://www.electricalfacts.com/neca/science_sp/sound/history_sp.shtml
Aristóteles(384) a.C.
Época Clásica
Demostró que la frecuencia de ondas sonoras determina el tono.
http://www.electricalfacts.com/neca/science_sp/sound/history_sp.shtml
Galileo Galilei(1564-1642) D.C.
Pisa
Lo hizo raspando un cincel en un plato de latón produciendo un chillido.
Relacionó el espacio de las ranuras inducido por el cincel al tono del chillido.
Fue el primero en determinar la velocidad del sonido en el aire.
http://www.electricalfacts.com/neca/science_sp/sound/history_sp.shtml
Marin Marsenne(1640) D.C.
Francia
Midió el retorno de un eco.
Su determinación de la velocidad de sonido tuvo un error de menos del 10 %.
Experimento clásico en la radiación sónica.
http://www.electricalfacts.com/neca/science_sp/sound/history_sp.shtml
Robert Boyle(1660) D.C.
Inglaterra
Reloj haciendo tic-tac al vacío, proporcionó la evidencia de que el aire es necesario, ya sea para la producción o para la transmisión del sonido.
Teoría matemática de la propagación de ondas.
http://www.electricalfacts.com/neca/science_sp/sound/history_sp.shtml
Isaac Newton(1686) D.C.
Inglaterra
“Principia”
Postuló la interpretación del sonido como pulsos de presión transmitidos a través de partículas fluidas vecinas.
Varios pilotos intentaron volar aviones más rápidamente que la velocidad del sonido.
http://www.electricalfacts.com/neca/science_sp/sound/history_sp.shtml
Capitán Chuck Yeager(1947) D.C.
Estados Unidos
Logró esta meta.
Relación entre la velocidad del sonido y la temperatura para establecer el récord histórico.
Voló a 293 m/s cuando impuso el récord. Dado que voló a una altitud de 12,000 m, la temperatura del aire era tan baja que la velocidad del sonido era 290 m/s.
SONIDO
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Onda sonora mecánica longitudinal que se propaga a través de un medio elástico.
Ondas Sonoras
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Los fenómenos sonoros están relacionados con las vibraciones de la materia.
Ondas Sonoras
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Acústica
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Estudio del sonido y de los cuerpos
sonoros en general.
Producción de una Onda Sonora
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Fuente mecánica
de vibración
Medio elástico
Onda Sonora
Producción de una Onda Sonora
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Transmisión del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Diapasón
Disco metálico
Agua
Un diapasón, con un disco acoplado a su base, que se pone a vibrar en una superficie líquida.
Transmisión del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Diapasón
Caja de Resonancia
Varilla de Madera
Un diapasón, vibrante en contacto con una varilla larga de madera.
Transmisión del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Las ondas sonoras son longitudinales
Las puntas de un diapasón vibrante con MAS de un lado a otro.
Las ondas sonoras, ya sea que se propaguen en sólidos, líquidos o gases, son de carácter
longitudinal.
Por las colisiones con las moléculas del aire, cada
una envía ondas longitudinales a través de
la atmósfera.
Velocidad de Propagación de las Ondas Longitudinales
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Velocidad de Propagación de las Ondas Longitudinales
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Aunque tanto la luz como el sonido viajan a velocidades finitas, la velocidad de la luz es tan grande en comparación que puede considerarse instantánea.
Le velocidad del sonido puede medirse directamente observando el tiempo requerido por las ondas para moverse a lo largo de una distancia conocida.
A 0ºC, el sonido viaja en el aire a una velocidad de 331 m/s.
Velocidad de Propagación de las Ondas Longitudinales
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
La velocidad de la onda depende de la elasticidad del medio y de la inercia de sus partículas.
Los materiales más elásticos permiten mayores velocidades de onda, en tanto que materiales con mayor densidad retardan el movimiento de la misma.
Cálculo de la Velocidad del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Velocidad del
sonido
Velocidad de la Luz
La luz y el sonido se propagan con velocidades finitas.
Cálculo de la Velocidad del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Cálculo de la Velocidad del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
V = V0 + 0.61 t
Este valor aumenta con la temperatura a razón de 0.61 m/s por cada ºC que ésta se eleva (0.61 m/s ºC):
La velocidad del sonido en el aire es igual a 331 m/s a 0ºC.
Ondas Sonoras Audibles
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
El sonido se transmite en todas direcciones en forma de ondas a través de los medios elásticos.
Se produce cuando un cuerpo es capaz de vibrar a frecuencias comprendidas entre 20 y 20 000 Hz.
“Gama de frecuencias del sonido audible”
Ondas Sonoras Audibles
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
El sonido se produce cuando un cuerpo vibra. Se propaga por medio de
ondas mecánicas longitudinales, ya que las
partículas vibran en la dirección de propagación
de la onda.
Ondas Sonoras Audibles
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Mayor al límite audible
Menor al límite audible
ULT
RASÓ
NIC
AIN
FRASÓN
ICA
Cualidades del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Intensidad
Tono
Cualidades del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Intensidad
La intensidad de un sonido expresa la cantidad de energía acústica que en un
segundo pasa a través de una superficie de un cm2, perpendicular a la dirección en la
cual se propaga la onda
Cualidades del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Intensidad
Determina si un sonido es fuerte o débil
Depende de la amplitud de una onda
De la distancia que existe entre la fuente sonora y el oyente
Es mayor si la superficie que vibra también lo es
Cualidades del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Intensidad Las unidades de intensidad sonora son:
Joules/s1 cm2
= wattcm2
J/s1 cm2
= wcm2
Cualidades del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Intensidad
Intensidad 10-16 w/cm2
Nivel cero de la intensidad sonora
Cualidades del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Intensidad
Intensidad 10-4 w/cm2
Umbral del dolor
Máxima intensidad audible
Cualidades del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Intensidad
El intervalo de intensidades que el oído humano es capaz de percibir es muy grande, por eso se creó una escala logarítmica para medirlas, usando
como unidad el bel (B) y el decibel (dB)
Cualidades del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Intensidad
Intensidad w/cm2 Nivel sonoro dB
Umbral de audición 10-16 w/cm2 0
Hojas arrugadas 10-14 w/cm2 20
Conversación a 1 m 10-12 w/cm2 40
Comercio ruidoso 10-10 w/cm2 60
Metro 10-6 w/cm2 100
Umbral del dolor 10-4 w/cm2 120
Cualidades del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Tono
Depende de la frecuencia con la que vibra el cuerpo
emisor del sonido
A > frecuencia, el sonido es más alto o agudo; y a <
frecuencia, el sonido es más bajo o grave
Cualidades del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Timbre
Le dan el timbre característico a un instrumento musical o a la voz
El tono fundamental siempre va acompañado de tonos armónicos llamados sobretonos
Esta cualidad permite identificar la fuente sonora, aunque distintos instrumentos produzcan sonidos con el mismo tono e intensidad
Cualidades del Sonido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Timbre
Notas de Batido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
N = f2 – f1
Cuando dos notas de tonos ligeramente distintos suenan al mismo tiempo, se escuchan batidos (o pulsaciones).
Notas de Batido
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Cambio de frecuencia de un sonido que resulta del
movimiento relativo entre la fuente y un oyente.
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Siempre que una fuente sonora se mueve en relación con un oyente, el tono del sonido, como aquél que lo escucha, puede no ser el mismo que el que se percibe cuando la fuente
sonora está en reposo.
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
El fenómeno no se restringe al movimiento de la fuente; si la fuente
del sonido está inmóvil, un oyente que se mueve hacia la fuente escuchará un
incremento similar en el tono. Si el oyente se aleja de la fuente sonora escuchará un sonido con un tono
menor.
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
El efecto Doppler se refiere al cambio aparente en la frecuencia de un sonido cuando hay un movimiento relativo de
la fuente y del oyente.
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Cuando se mueve la fuente sonora y se aproxima al oyente que está fijo se escucha una frecuencia mayor
f
v
f’
f V V - vf’ =
1
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Cuando la fuente sonora se mueve y se aleja del oyente que está fijo se escucha una frecuencia menor
f
v
f’
v
f V V + vf’ =
2
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Cuando el oyente se mueve y se acerca a la fuente sonora que está fija la frecuencia es mayor
f
v
f’
v
f (V+v) Vf’ =
3
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Cuando el oyente se mueve y se aleja de la fuente sonora que está fija se escucha una frecuencia menor
f
v
f’
v
f (V-v) Vf’ =
4
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Cuando tanto el oyente como la fuente sonora se mueven ya sea acercándose o alejándose entre sí
f
v
f’
v’
f (V+v’) V - vf’ =
5
Efecto Doppler
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Ondas de Choque
Reflexión y Refracción del Sonido. Eco
Burbano, S., Burbano, E., & Gracia, C. (s.f.). Física General. Tébar.
Difracción
Reflexión
Refracción
Reflexión y Refracción del Sonido. Eco
Las ondas sonoras sufren una reflexión parcial al chocar con la superficie de un medio cualquiera de distinta densidad a la del medio en que se propagaban
Pérdida de energía vibrante y de amplitud
La intensidad del sonido se hace menor
Burbano, S., Burbano, E., & Gracia, C. (s.f.). Física General. Tébar.
Reflexión y Refracción del Sonido. Eco
Al reflejarse el sonido en un sólido, la energía de la onda reflejada es,
la misma que la incidente y la pérdida
de intensidad es la que corresponde al aumento de la
distancia.
Burbano, S., Burbano, E., & Gracia, C. (s.f.). Física General. Tébar.
Reflexión y Refracción del Sonido. Eco
Cuando la onda incidente y la reflejada impresionan el oído del
mismo observador con intermitencia suficiente para la
percepción de los dos sonidos, se produce el fenómeno llamado
ECO.
Burbano, S., Burbano, E., & Gracia, C. (s.f.). Física General. Tébar.
Reflexión y Refracción del Sonido. Eco
El intervalo de tiempo mínimo para que nuestro oído perciba dos sílabas
distintamente es 0.1 s
Velocidad del sonido a 20 º unos 340 m/s
El espacio que debe recorrer la onda en su ida y vuelta del oído al obstáculo es: s =
0.1 x 340 = 34 m
La distancia mínima entre el oído y la superficie reflectora debe ser alrededor
de 17 m para que se produzca eco
Burbano, S., Burbano, E., & Gracia, C. (s.f.). Física General. Tébar.
Reflexión y Refracción del Sonido. Eco
Burbano, S., Burbano, E., & Gracia, C. (s.f.). Física General. Tébar.
Fenómeno que afecta a la propagación del
sonido, y que consiste en la desviación que sufren las ondas en la dirección
de su propagación, cuando el sonido pasa de un medio a otro distinto.
Refracción
Difracción
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Fenómeno que afecta a
la propagación del sonido
Se habla de difracción cuando el sonido se dispersa como consecuencia del
encuentro con obstáculos que no le son transparentes.
Difracción
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
Una onda sonora encuentra a su paso un pequeño obstáculo y lo rodea
Una onda sonora topa con un pequeño agujero y lo
atraviesa
Las longitudes de onda en el espectro audible están entre
1,7 cm y 17 mm
Se puede producir por dos motivos diferentes:
Difracción
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
• El efecto de la difracción es pequeño• La onda se propaga en líneas rectas o rayos, como la luz
Si una abertura es grande en comparación con la longitud de onda
• Los efectos de la difracción son grandes y el sonido se comporta como si fuese una luz que procede de una fuente puntual localizada en la abertura
Cuando el tamaño de la abertura es menor en comparación con la longitud de onda
La cantidad de difracción estará dada en función del tamaño de la propia abertura y de la longitud de onda:
Reverberación
Fenómeno sonoro producido por la reflexión que consiste en una ligera
permanencia del sonido una vez que la fuente original ha dejado de emitirlo.
Gutiérrez, A. (2003). Sonido. México: Selector.
ReverberaciónAl emitir un sonido dentro de un recinto cerrado se
presenta este fenómeno, el cual consiste en la reflexión múltiple del sonido por las paredes, el piso y el techo que resulta en que se le
siga escuchando, aunque amortiguado durante cierto
tiempo.
Gutiérrez, A. (2003). Sonido. México: Selector.
Reverberación
Gutiérrez, A. (2003). Sonido. México: Selector.
Resonancia
Consiste en la amplificación de un sonido de determinada frecuencia de una fuente de energía sonora por la
acción de un cuerpo pasivo denominado “resonador” o “filtro”.
Menaldi, J. (2005). La voz normal. Buenos Aires: Panamericana.
Resonancia
Resonador
Dimensión
Forma
Grado de rigidez de las paredes
“Frecuencia natural de
resonancia”
Menaldi, J. (2005). La voz normal. Buenos Aires: Panamericana.
ResonanciaSi un sonido proveniente de la fuente de energía posee tal frecuencia y se acopla al resonador
Este sonido será amplificado en una proporción indicada por la así llamada “curva de resonancia” del resonador
Menaldi, J. (2005). La voz normal. Buenos Aires: Panamericana.
Resonancia
http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=133067
Capacidad de vibrar que tiene un objeto. Es la manera en la que la onda, audible o no, hace que las cosas vibren en mayor
proporción de lo normal.
Resonancia
http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=133067
La teoría de la resonancia dice que dos cuerpos idénticamente “afinados” vibrarán
aún tocando uno sólo de los dos.
Resonancia
http://www.acusticaweb.com/teoria-acustica/blog/teoracca/resonancia-y-reverberaci.html.
US en los diferentes mediosComportamiento de los ultrasonidos en los diferentes medios
Medio Velocidad (m/s)Aire 343
Grasa 1.478Agua 1.492Piel 1.519
Vaso sanguíneo 1.530Músculo 1.552Sangre 1.556
Cartílago 1.750Tendones 1.750
Hueso 3.445Aluminio 5.100
Rodríguez, M. (2014). Electroterapia en Fisioterapia. Madrid: Médica Panamericana.
Glosario
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
• Cambio de frecuencia del movimiento ondulatorio a causa del movimiento del emisor o del receptor
Efecto Doppler
• Sonido intenso resultante de la incidencia de una onda de choqueEstampido
sónico
• Onda en forma de cono descrita por un objeto en movimiento a velocidad supersónica a través de un fluido
Onda de choque
Glosario
Aguilar, E., & Plata, A. (2005). Física III. México, D.F.: Subgerencia de Libros de Texto y Consulta, FCE.
• Resultado de vibraciones forzadas de un cuerpo cuando la frecuencia aplicada iguala a la frecuencia natural de un cuerpoResonancia
• Es lo que determina la diferencia entre un instrumento y otro y se debe al acompañamiento de las ondas fundamentales por ondas secundarias propias de cada uno
Timbre [calidad]
• Es lo que determina cuándo un sonido es grave o agudo; depende de la frecuencia
Tono [altura]
myriamdelriop@gmail.comGRACIAS