Ondas: Tipos, Características y Propagación del Sonido

Ondas

Un movimiento ondulatorio se produce cuando una perturbación se propaga en un medio. Las partículas que constituyen el medio no se propagan con la perturbación, solo la transmiten, vibrando alrededor de su posición de equilibrio. Por tanto, se transporta energía y no materia.

Según la dirección de perturbación y avance de esta

• Longitudinales: Cuando coinciden dirección y perturbación.
• Transversales: Si son perpendiculares; la dirección de propagación, y la perturbación.

Según el tipo de energía que se propaga

• Mecánicas: Se propaga energía mecánica (sonido). Se necesita un medio de propagación.
• Electromagnéticas: Se propaga energía electromagnética. No se necesita un medio material para que se propaguen (Luz).

Según las dimensiones en las que se propaga la Energía

• Unidimensionales: Las de una cuerda.
• Bidimensionales: Las que se propagan en el agua.
• Tridimensionales: Las del sonido.

Vibración

Es un movimiento, en general de pequeña amplitud, en el cual se produce un desplazamiento en torno a una determinada posición media de equilibrio.

En este movimiento, existe una fuerza llamada recuperadora, que actúa sobre la partícula o el sistema, tratando de llevarlo a su posición de equilibrio cuando éste se separa de ella.

Tipos

• Armónica: El desplazamiento varía senoidalmente con el tiempo.
• Periódica: El desplazamiento se repite periódicamente con el tiempo. Las armónicas son un tipo de vibraciones periódicas.
• Compleja: El desplazamiento sigue una variación no periódica con el tiempo.

¿Qué es una onda artística?

Es la propagación (onda) de una vibración de un determinado medio material.

¿Qué es el sonido?

Es una onda acústica capaz de producir una sensación auditiva.

Por tanto:

• Hay ondas acústicas que no son sonidos (Infrasonidos y Ultrasonidos).
• Una misma onda acústica puede ser un sonido para un ser vivo y no para otro.

El fenómeno auditivo: El sonido

Acústica Fisica

• Causa: Emisor o fuente sonora (Vibración). Ej.Cuerdas vocales; Instrumento o equipo musical; Avión, tren, carro, etc.
• Causa: Medio Material (Propagación de la onda). Ej.Habitualmente el aire (Sonido aéreo); Cerramientos

Acústica Fisiológica

• Efecto: Receptor (Percepción del oído).Es el que genera la sensación auditiva en nuestro cerebro

¿Cómo se genera una onda acústica o un  sonido?

Al golpear al diapasón, las partículas de aire vecinas se ponen en movimiento, empujando también a las de su entorno, regresando después a su posición de equilibrio ya que su movimiento se ve frenado.

Se genera la propagación de la vibración original del diapasón a lo largo del medio que lo rodea. Esta propagación es la onda acústica.

Por tanto:

• Cada partícula del medio realiza una vibración dedesplazamiento muy pequeño en torno a su posición de equilibrio. Es decir, no se propaga materia. 
• La onda acústica propaga energía mecánica, llamada energía acústica.

Frecuencia del sonido

La frecuencia de un sonido y de una onda acústica en general, es una magnitud física muy importante pues:

• El oído humano de un adulto normal solo es capaz de detectar ondas acústicas entre 20 y 20000 Hz(Sonidos)
• El comportamiento acústico de los materiales y soluciones constructivas depende mucho de la frecuencia. 0 Infrasonidos 20 graves 400 Medios 1600 Agudos 20000 Ultrasonidos f(Hz)

¿Qué es un ruido? ¿Qué diferencia hay entre sonido y ruido?

Es un sonido que produce molestia, es decir, resulta desagradable.

Por tanto: La diferencia entre sonido y ruido es muy subjetiva. Un mismo sonido puede resultar molesto (ruido) para una persona, pero no para otra (sonido).

Velocidad de propagación del sonido

Distancia que avanza la onda por unidad de tiempo, medida en una determinada dirección de propagación.Unidad S/I: m/s

Depende de: Densidad del medio y la elasticidad del medio. Presión, Humedad, Temperatura, etc.

En sólidos: Es mayor que en gases y líquidos, por ser más densos. Puede depender mucho de: -Frecuencia del sonido (dispersión), ­-si es una onda longitudinal o transversal, -de la homogeneidad del material.

Velocidad del sonido en una varilla sólida

La velocidad de toda onda mecánica sigue una expresión de la forma general:

v = √(Módulo de elasticidad / Densidad)

La velocidad de una onda longitudinal en una varilla sólida está dada por la expresión:

v = √(Módulo de Young / Densidad)

Velocidad del sonido en un fluido

La velocidad de una onda de sonido en un fluido depende del módulo volumétrico y de la densidad del medio y está dada por la expresión:

v = √(Módulo volumétrico / Densidad)

Velocidad del sonido y temperatura

La velocidad del sonido también depende de la temperatura del medio. Para el sonido que viaja por el aire, la relación entre la velocidad del sonido y la temperatura es:

v = (331 m/s) √(Temperatura absoluta / 273 K)

Donde 331 m/s es la velocidad del sonido en el aire a 0 °C y T es la temperatura absoluta (Kelvin)

Energía e intensidad de las ondas de sonido

• La intensidad (I) de una onda de sonido sobre una superficie dada se define como la razón con la que fluye energía a través de la superficie dividida por el área de esa superficie.

I = (∆E/∆t)/A = P/A donde P es la potencia en watt y A el área en m².

• Umbral de audición: mínima intensidad del sonido percibida por el oído (I = 10^-12 W/m²).

• Umbral del dolor: intensidad en la cual el sonido percibido causa dolor en el oído (I = 1,0 W/m²)