NATURALEZA DEL SONIDO

El sonido es el resultado de una perturbación que se propaga en un medio elástico. El exceso de presión característico de la perturbación descripta se denomina presión sonora. Este tipo de movimiento en el cual no es el medio en si mismo sino alguna perturbación lo que se desplaza se denomina onda. Cuando la onda tiene lugar en un medio líquido o gaseoso se denomina onda acústica. Cuando resulta audible, se llama onda sonora.

Las ondas acústicas viajan habitualmente a velocidad constante, que depende del medio y de las condiciones ambientales tales como la temperatura. A temperatura ambiente la velocidad del sonido en el aire es c = 345 m/s .

CUALIDADES DEL SONIDO

Desde el punto de vista de la percepción del sonido por el ser humano los sonidos se caracterizan por su intensidad, tono y timbre:

intensidad

Es la intensidad que nos permite clasificar los sonidos en fuertes o debiles.

Tono

Nos permite clasificar los sonidos en altos y graves.

Timbre:

Nos permite distinguir dos sonidos de la misma intensidad y la misma frecuencia, por ejemplo nos permite distinguir el sonido de un a trompeta y un violín aunque emitan la misma nota con la misma intensidad.

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RAPIDEZ DEL SONIDO

Casi todos los sonidos que escuchamos se transmiten a través del aire. Pero el sonido se transmite con más intensidad y más aprisa en el metal que en el aire.

El sonido no se propaga en el vacío, siempre debe existir un medio. Éste se transmite con más rapidez en los líquidos que en los gases, y todavía más aprisa en los sólidos. La rapidez del sonido en aire seco a 0°C es de aproximadamente 330 metros por segundo, o 1200 Km/h. Pero esta rapidez es ligeramente mayor cuando el aire contiene vapor de agua y aumenta también con la temperatura, pues las moléculas de aire caliente, que se mueven más aprisa, chocan unas con otras más a menudo y por tanto transmiten un impulso en menos tiempo. Por cada grado de incremento en la temperatura del aire arriba de 0ºC, la rapidez del sonido aumenta en 0.60 m/s.

Así pues, en el aire a la temperatura normal de 20ºC el sonido se propaga a unos 340 m/s. La rapidez del sonido en un material específico no depende de la densidad del material, sino de su elasticidad, que es la capacidad de un material para cambiar de forma en respuesta a una fuerza aplicada y recuperar su forma original una vez que la fuerza desaparece. En los materiales elásticos los átomos están relativamente juntos y responden con prontitud a los movimientos de los demás, por lo cual transmiten la energía con pocas pérdidas. El sonido se propaga con una rapidez alrededor de 15 veces mayor en el acero (el acero es muy elástico) que en el aire, y unas cuatro veces más aprisa en el agua que en el aire.

VIBRACIONES FORZADAS

Cuando un cuerpo que está vibrando se pone en contacto con otro, el segundo cuerpo se ve forzado a vibrar con la misma frecuencia que el original.

Por ejemplo, si un diapasón es golpeado con un martillo y luego se coloca su base contra la cubierta de una mesa de madera, la intensidad del sonido se incrementará repentinamente. Cuando se separa de la mesa el diapasón, la intensidad disminuye a su nivel original. Las vibraciones de las partículas de la mesa en contacto con el diapasón se llaman vibraciones forzadas.

FRECUENCIA NATURAL

Cuando un objeto recibe ondas de choque este de forma natural produce resonancia, en si la frecuencia natural es el proceso que de manera natural es producido por las ondas de choque con los objetos.

En esta imagen se observa una gráfica que representa la amplitud frente a la frecuencia de un oscilador amortiguado cuando se encuentra presente una fuerza impulsora periódica. Cuando la frecuencia de la fuerza impulsora es igual a la frecuencia natural, w_o, aparece la resonancia. Se observa que la forma de la curva de resonancia depende del valor del coeficiente de amortiguamiento, b.

RESONANCIA

es un estado de operación en el que una frecuencia de excitación se encuentra cerca de una frecuencia natural de la estructura de la máquina. Una frecuencia natural es una frecuencia a la que una estructura vibrará si uno la desvia y después la suelta. Una estructura típica tendra muchas frecuencias naturales. Cuando ocurre la resonancia, los niveles de vibración que resultan pueden ser muy altos y pueden causar daños muy rapidamente.

http://www.youtube.com/watch?v=mCqNP0uxX8Q

En el siguiente video observaremos los efectos que produce la resonancia sobre los granos de arroz. adas.

INTERFERENCIA

Es cualquier proceso que altera, modifica o destruye una onda durante su trayecto en el medio en que se propaga. La palabradestrucción, en este caso, debe entenderse en el sentido de que las ondas cambian de forma al unirse con otras; esto es, después de la interferencia normalmente vuelven a ser las mismas ondas con la misma frecuencia.

Sucesión (de arriba hacia abajo) de interferencia constructiva de ondas. El punto representa el antinodo y las flechas representan la dirección de las ondas.

PULSACIONES

La superposición de ondas de frecuencias ƒ1 y ƒ2 muy cercanas entre sí produce un fenómeno particular denominado pulsación (o batido). En esos casos nuestro sistema auditivo no es capaz de percibir separadamente las dos frecuencias presentes, sino que se percibe una frecuencia única promedio (ƒ1 + ƒ2) / 2, pero que cambia en amplitud a una frecuencia de ƒ2 - ƒ1 . Es decir, si superponemos dos ondas senoidales de 300 Hz y 304 Hz, nuestro sistema auditivo percibirá un único sonido cuya altura corresponde a una onda de 302 Hz y cuya amplitud varía con una frecuencia de 4 Hz (es decir, cuatro veces por segundo).

EFECTO DOPPLER

llamado así por el austríaco Christian Andreas Doppler, es el aparente cambio de frecuencia de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador.

si el objeto se aleja, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas, desplazándose hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul. Esta desviación hacia el rojo o el azul es muy leve incluso para velocidades elevadas, como las velocidades relativas entre estrellas o entre galaxias, y el ojo humano no puede captarlo, solamente medirlo indirectamente utilizando instrumentos de precisión como espectrómetros.

Si el objeto emisor se moviera a fracciones significativas de la velocidad de la luz, cuando el cuerpo sí seria apreciable de forma directa la variación de longitud de onda.

hay ejemplos cotidianos de 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 8, 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.

NATURALEZA DE LA LUZ

La luz presenta una naturaleza compleja: depende de cómo la observemos se manifestará como una onda o como una partícula. Estos dos estados no se excluyen, sino que son complementarios .Sin embargo, para obtener un estudio claro y conciso de su naturaleza, podemos clasificar los distintos fenómenos en los que participa según su interpretación teórica:

Teoría ondulatoria

considera que la luz es una onda electromagnética, consistente en un campo eléctrico que varía en el tiempo generando a su vez un campo magnético y viceversa, ya que los campos eléctricos variables generan campos magnéticos (ley de Ampère) y los campos magnéticos variables generan campos eléctricos (ley de Faraday).

Teoría corpuscular

estudia la luz como si se tratase de un torrente de partículas sin carga y sin masa llamadas fotones, capaces de portar todas las formas de radiación electromagnética. Esta interpretación resurgió debido a que, la luz, en sus interacciones con la materia, intercambia energía sólo en cantidades discretas (múltiplas de un valor mínimo) de energía denominadas cuantos. Este hecho es difícil de combinar con la idea de que la energía de la luz se emita en forma de ondas, pero es fácilmente visualizado en términos de corpúsculos de luz o fotones.

Teoría de la relatividad general

Los principios fundamentales introducidos en esta generalización son el Principio de equivalencia, que describe la aceleración y la gravedad como aspectos distintos de la misma realidad, la noción de la curvatura del espacio-tiempo y elprincipio de covariancia generalizado.

ESPECTRO DE COLORES

La correspondiente longitud de onda en el agua y en otros medios está reducida por un factor igual al índice de refracción. En términos de frecuencia, ésta corresponde a una banda en el campo de valores entre 450 y 750 terahertz. Un ojo adaptado a la luz generalmente tiene como máxima sensibilidad un valor de 555nm, en la región verde del espectro visible. El espectro sin embargo no contiene todos los colores que los ojos humanos y el cerebro puedan distinguir. Marrón,rosado y magenta están ausentes, por ejemplo, porque se necesita la mezcla de múltiples longitudes de onda, preferiblemente rojos oscuros.

EL TELESCOPIO

Para lograr su objetivo de “ver lejos”, este extraordinario aparato, inventado casualmente (según la leyenda) en Holanda por Hans Lipperhey, un alemán avecindado en Middleburg, en Septiembre de 1608. El telescopio cumple su función de la siguiente forma:

El aparato se concentra en un pequeño campo del paisaje terrestre o estelar, mucho menor que el que abarca la visión humana.

Capta de allí una mayor cantidad de luz que el ojo humano, a través de un “objetivo”, un dispositivo, que puede ser un lente o un espejo, capaz de concentrar los rayos luminosos en unplano focal, de la misma forma como la cornea y el cristalino del ojo proyectan la imagen que vemos en la retina del ojo. De esta forma permite que recibamos desde esa zona visual más luz, o fotones, que las que permite nuestra pupila. Nuestra pupila se dilata hasta un máximo de 4 mm, lo que es muy poco considerando la falta de luz en la noche o los pocos fotones que nos llegan de objetos muy lejanos. El telescopio actua como una pupila artificial capaz de recoger mucha más luz que nuestra pupila natural.

FUNCIONAMIENTO DE LA CÁMARA FOTOGRÁFICA

El funcionamiento es similar al del ojo humano, la imagen es captada por el objetivo(Serie de lentes interconstruidos) y proyectada en el plano focal que es donde se encuentra la película; toda cámara debe contar con lente u objetivo, disparador, obturador y compartimento para guardar la película fotosensible, es decir sensible a la luz.

cuando el disparador se acciona este abre el obsturador que es un mecanismo que permite el paso de la luz durante cierto tiempo y en una cantidad determinada lo que permite ¨quemar la película la cual queda negativa por que los cuerpos obscuros reflejan menos luz, entonces en la película esto es poco quemado, mientras que los cuerpos claros reflejan mas luz y en la película esto obviamente se ve como mas quemado y por eso se ve negro.

FUNCIONAMIENTO DE EL OJO HUMANO...

En general, los ojos funcionan como unas cámaras fotográficas sencillas. La lente del cristalino forma en la retina una imagen invertida de los objetos que enfoca y la retina se corresponde con la película sensible a la luz.

Como ya se ha dicho, el enfoque del ojo se lleva a cabo debido a que la lente del cristalino se aplana o redondea; este proceso se llama acomodación.

Los músculos de los dos ojos funcionan de forma simultánea, por lo que también desempeñan la importante función de converger su enfoque en un punto para que las imágenes de ambos coincidan; cuando esta convergencia no existe o es defectuosa se produce la doble visión.