Propiedades y Características del Sonido: Ejercicios Resueltos

El sonido es una onda mecánica y longitudinal que se genera por la vibración de un medio material (sólido, líquido, gaseoso o plasma). La velocidad de propagación del sonido varía según el tipo de material.

Ejemplos de Velocidad del Sonido:

• Aire: V = 340 m/s (variable según la temperatura)
• Agua: V = 1480 m/s
• Acero: V = 5000 m/s

Características del Sonido

Tono o Altura

Depende de la frecuencia del sonido. Un sonido grave tiene una frecuencia menor, mientras que un sonido agudo tiene una frecuencia mayor.

Intensidad (Volumen del Sonido)

Depende de la cantidad de energía y la amplitud de la onda. A mayor energía, mayor intensidad (lo que comúnmente llamamos volumen). La unidad de medida de la intensidad del sonido son los decibeles (dB). El instrumento de medida es el sonómetro.

Timbre

Depende de la fuente emisora del sonido. Dos sonidos de igual frecuencia e intensidad, emitidos por fuentes distintas, tienen diferente timbre.

Ejemplo de timbre: Una nota LA emitida por una trompeta tiene diferente timbre que la misma nota emitida por un violín.

Ejercicios Resueltos

a) El timbre del colegio llega a nuestros oídos con una frecuencia de 400 Hz. Calcule la longitud de onda y el período.

Solución:

• λ = 340 m/s / 400 s^-1 = 0.85 m
• T = 1 / 400 s^-1 = 0.0025 s

b) Un sonido tiene una longitud de onda de 10 m. ¿Qué frecuencia tiene?

Solución:

f = 340 m/s / 10 m = 34 s^-1 = 34 Hz

c) La siguiente tabla muestra la frecuencia de las notas musicales:

DO: 262 Hz; RE: 294 Hz; MI: 330 Hz; FA: 349 Hz; SOL: 392 Hz; LA: 440 Hz; SI: 444 Hz

• ¿Cuál de las notas musicales es más aguda? La nota "SI" es la más aguda, ya que su frecuencia es mayor.
• Al comparar las frecuencias, ¿cuál de ellas realiza más vibraciones en un segundo? La nota "SI".
• Entre las notas musicales RE, FA y SOL, ¿cuál es la más grave? La nota "RE".
• ¿Cuál es el período de la nota musical LA?

Solución:

f = 440 Hz; T = 1 / 440 s^-1 = 0.0022 s

Una nota musical de longitud de onda 0.7 m llega hasta nuestros oídos. ¿Cuál es la frecuencia aproximada de esa nota musical?

Solución:

λ = 0.7 m; V = 340 m/s; f = 340 m/s / 0.7 m = 485.7 s^-1 = 485.7 Hz

d) ¿A cuántos metros se encuentra una tormenta si el sonido generado por un rayo ha viajado durante 6 segundos?

Solución:

t = 6 s; V = 340 m/s; d = distancia; d = t * V = 6 s * 340 m/s = 2040 m

e) Si el sonido tarda un segundo en recorrer 340 m, ¿cuánto tarda el sonido de los motores de un avión en llegar hasta ti, si te encuentras a 3000 m de él?

Solución:

d = 3000 m; V = 340 m/s; t = d / V = 3000 m / 340 m/s = 8.8 s

f) Se ha comprobado que cierto pájaro tropical, que vuela en cuevas totalmente a oscuras, utiliza el sonido para sortear los obstáculos. La frecuencia más elevada que puede emitir y/o detectar es de 8000 Hz. ¿Cuál es la longitud de onda más pequeña que puede emitir o detectar?

Solución:

λ = V / f = 340 m/s / 8000 s^-1 = 0.0425 m

Nota: 1 kHz = 1000 Hz

Fórmulas

• λ = V * T
• f = 1 / T
• V = λ / T
• V = λ * f
• λ = V / f
• f = nº / t
• T = 1 / f
• f = V / λ
• T = λ / V
• T = t / nº