Conceptos Fundamentales de Ondas y Sonido: Propagación y Fenómenos Físicos

Teoría de Ondas y Sonido: Conceptos Fundamentales

Fenómenos Ondulatorios Básicos

Fase: Indica el estado de vibración de un punto, definido por su elongación y velocidad.

• Dos puntos están en **fase** si su elongación y velocidad tienen el mismo valor y sentido.
• Dos puntos están en **oposición de fase** si sus elongaciones y velocidades son iguales pero tienen diferente sentido.

Principio de Huygens: Cada punto de un frente de ondas (Px, Py, Pz) genera ondas elementales o pulsos, de manera que la envolvente de dichas ondas elementales (por los puntos P1, P2, P3) constituye un nuevo frente de ondas.

Principio de Superposición: Cuando dos ondas coinciden en un punto, la perturbación resultante es la suma de las perturbaciones individuales. Así, si dos ondas tienen la misma dirección y la amplitud tiene el mismo sentido, la amplitud resultante será la suma de las amplitudes; mientras que si tienen diferente sentido, será la diferencia.

Tipos de Interferencia

Interferencia Constructiva: Ocurre cuando la diferencia de camino entre dos ondas de las mismas características es un múltiplo entero de la longitud de onda. (x2 - x1) = nλ

Interferencia Destructiva: Ocurre cuando la diferencia de camino entre dos ondas de las mismas características es un múltiplo impar de la semilongitud de onda. (x2 - x1) = (2n+1)λ/2

Ondas Estacionarias: Se producen por la interferencia de dos ondas, una inicial y otra reflejada. Los puntos donde se anulan se llaman **nodos**. (y1 + y2) = -2A·cos(ωt)·sen(kx)

Propagación de Ondas

Reflexión: Fenómeno en el que la onda cambia de dirección de propagación sin cambiar de medio. La velocidad y frecuencia de la onda directa son las mismas que las de la onda reflejada.

Refracción: Se llama refracción al cambio en la dirección de propagación que experimenta una onda cuando pasa de un medio a otro, en el que se propaga con distinta velocidad que en el primer medio.

Reflexión Total: Para un determinado ángulo de incidencia, la onda ya no se refracta, sino que solamente se refleja.

El Sonido y sus Características

Sonido: Es una onda **longitudinal**. Se propaga en la misma dirección que la perturbación mediante sucesivas compresiones y dilataciones de cada punto de aire, que provocan incrementos o disminuciones de presión.

Características del Sonido

• Intensidad: Es el volumen.
• Tono: Es la frecuencia. Los sonidos agudos tienen una frecuencia alta; los sonidos graves, una frecuencia baja.
• Timbre: Está determinado por el espectro acústico y permite distinguir sonidos de igual intensidad (I) y frecuencia (f).

Ondas Sonoras: Las ondas sonoras son un ejemplo de **ondas mecánicas** que necesitan un medio elástico para propagarse (sólido, líquido o un gas).

Fenómenos Acústicos

• Eco: Es una reflexión del sonido cuando transcurre al menos 0.1 segundos entre la emisión y la recepción.
• Reverberación: Es una reflexión del sonido cuando transcurre menos de 0.1 segundos entre la emisión y la recepción.

Conceptos Generales de Ondas

Pulso: Es una onda elemental.

Movimiento Ondulatorio: Propagación de una perturbación con transporte de energía y cantidad de movimiento, pero no de materia.

Clasificación de Ondas

Según la naturaleza del medio

• Mecánicas: Necesitan un medio material para su propagación.
• Ondas Electromagnéticas: Se propagan en el vacío sin necesidad de un medio material, a una velocidad constante (v cte).

Según la dirección de la perturbación

• Transversales: La perturbación es perpendicular a la dirección de propagación.
• Longitudinales: La perturbación es paralela a la dirección de propagación.