UNIDAD I ACUSTICA.ppt

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ELABORO: Q. ERNESTINA VERTIZ AGUIRRE

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UNIDAD I ACUSTICA

1.1. Introducción

1.1.1 Movimiento periódico (frecuencia y periodo) 1.1.2 Definición y partes de una onda

1.1.3 Clasificación de las ondas: Mecánicas, electromagnéticas, Transversales, longitudinales, lineales, superficiales, tridimensionales.

1.1.4 Fenómenos de las ondas: Reflexión, refracción, interferencia, Superposición

1.2. Acústica

1.2.1. Concepto, división y propagación del sonido (velocidad del sonido en sólidos, líquidos y gases).

1.2.2. Cualidades del sonido (Intensidad, tono y timbre). 1.2.3. Fenómenos de reflexión y refracción del sonido. 1.2.4. Efecto Doppler.

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OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

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INTRODUCCIÓN _{INTRODUCCIÓN}

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MOVIMIENTO PERIODICO

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PENDULO SIMPLE

• _{Se denomina}_{péndulo simple}

al sistema compuesto por una masa puntual que cuelga de un hilo sin masa.

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T= Período L= longitud

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Conclusiones

_{El período de un péndulo sólo depende de la}

longitud de la cuerda y el valor de la gravedad

_{Debido a que el período es independiente de}

la masa, podemos decir entonces que todos los péndulos simples de igual longitud en el mismo sitio oscilan con períodos iguales.

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Movimiento ondulatorio

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Onda: Es una perturbación que viaja por un medio, alejándose del punto en donde se produjo (foco).

Al viajar, las ondas hacen vibrar las partículas del medio por el que se desplazan.

Las ondas transportan energía, pero no materia.

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Una sola perturbación produce un pulso, que es una única onda que viaja por el medio de propagación.

Varias perturbaciones seguidas producen un tren de

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Cresta Valle elongación Amplitud Amplitud Línea de equilibrio λ λ

Longitud de onda

Longitud de onda Nodo

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Partes De La Onda

Cresta: es la parte más elevado de una onda.

Valle: es la parte más baja de una onda.

Elongación: es el desplazamiento entre la posición de equilibrio y la posición en un instante determinado.

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• _{Longitud de onda (}_λ_{): es la distancia comprendida}

entre dos crestas o dos valles.

• _{Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el}

desplazamiento desde el punto de equilibrio hasta la cresta o el valle.

• _{Onda completa: cuando ha pasado por todas las}

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Período (T) Es el tiempo que tarda un cuerpo en dar una vuelta completa o en completar un ciclo.

Frecuencia (F) Es el número de vueltas que efectúa un móvil en un segundo.

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El Período y la Frecuencia son recíprocos:

vuelta

s

en

F

T



1 s

vuelta

en

T

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Otras unidades de frecuencia

Relación entre frecuencia y periodo

1

[hertz] [Hz] vibraciones oscilaciones s

segundo segundo segundo

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Velocidad de onda:

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Unidades de longitud de onda (

λ):

– _Metros

– _Centímetros

– _{La micra (µ) sobre todo para longitudes de onda}

como la de la luz.

Unidades de la frecuencia:

– _{Hertz (Hz)}

– _{Se usa mucho el Kilohertz (KHz) que son mil Hertz y}

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Clasificación de las ondas

Medio de propagación

Dirección Forma

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1) Según su naturaleza (MEDIO DE PROPAGACIÓN)

• Mecánicas: se propagan solo en medios materiales.

• Electromagnéticas: se propagan en

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2) Según dirección de vibración

de las partículas del medio.

• Longitudinales.

Son aquellas en las cuales la dirección de propagación es paralela a la dirección de vibración.

• Transversales:

Son aquellas en las cuales la dirección de propagación es perpendicular a la dirección de

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• _{Ondas estacionarias:}

Se forma por la interferencia de dos ondas de la

misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda y frecuencia que avanzan en sentido opuesto a través de un medio.

• Estan formadas por dos ondas viajeras

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Según su forma en que se propagan:

 _{Ondas unidimensionales o lineales}_{: Son aquellas que se}

propagan a lo largo de una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas.

 _{Ondas bidimensionales o superficiales}_{: Son ondas que se}

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 _{Ondas tridimensionales o esféricas}_{: Son ondas que}

se propagan en tres direcciones

› También se llaman ondas esféricas, porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones.

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Los fenómenos de las ondas son: 1. Reflexión

2. refracción

3. interferencia 4. Superposición

Los fenómenos ondulatorios son parte

importante del mundo que nos rodea. A través

de ondas nos llegan los sonidos, como ondas

percibimos la luz; se puede decir que a través

de ondas recibimos casi toda la información

que poseemos.

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La reflexión:

• Es el fenómeno por el cual, las ondas, al chocar con una superficie rígida, cambian de dirección.

• Es el rebote que experimenta una onda cuando viaja por un medio y se encuentra con un medio más denso.

• En la reflexión la onda cambia su dirección de propagación, pero

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La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro.

• En la refracción la onda cambia su dirección de propagación y

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SUPERPOSICIÓN de ONDAS: INTERFERENCIAS

• _{Cuando en una región del espacio coinciden dos o}

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• _{En el caso más extremo, dos ondas de igual}

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Síntesis de la clase ONDAS Se clasifican según su Naturaleza Dirección de oscilación Sentido de propagación Fenómenos ondulatorios Sus características son

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La acústica:

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• _{El sonido: Es una onda mecánica que}

se propaga a través de la materia

( gaseoso, líquido o sólido).

• _{El sonido no se propaga en el vacío.}

• _{El sonido se trasmite en el aire mediante}

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VELOCIDAD DE PROPAGACION DEL SONIDO

• _{Depende del medio elástico y de su}

temperatura.

• _{El sonido se propaga en el aire a una velocidad}

de 343 m/s a 20º y a 0º es de 331 m/s. A MAYOR T MAYOR V

• _{Actualmente se ha comprobado que la Vs en el}

aire aumenta aproximadamente 0.61 m/s por cada °C en que aumenta su T.

V=331 m/s +

(

0.61 m/s°C

-1

) t

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• _{La propagación del sonido se realiza en los 3 estados}

de la materia.

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UNIDAD I

INSTRUCCIONES: REALIZA LOS CALCULOS NECESARIOS Y COMPLETA LA SIGUIENTE TABLA.

V=331 m/s + (0.61 m/s°C-1) t

TEMPERATUR A

( °C )

VELOCIDAD DEL SONIDO ( m/s )

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cualidades del sonido

• _El _tono_{: Es la cualidad que nos permite}

distinguir un sonido grave de otro agudo.

– _{Cuanto más alta sea la frecuencia, más “agudos” nos}

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• _El _timbre_{: El timbre está relacionado con la}

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• _La

_intensidad

_{: Es la cualidad que nos}

permite distinguir un sonido fuerte

de otro débil.

La

intensidad

del

sonido

depende de la amplitud

de la onda

sonora.

–

_{La unidad de intensidad del sonido es}

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–

_{Para que los humanos podamos}

percibir un sonido, éste debe estar

comprendido entre el rango de

audición de 20 y 20,000 Hz.

–

_{Pero existen dos frecuencias que}

no logramos escuchar:

• _{Una que está por debajo de los 20 Hz,}

llamada infrasonido.

Y otra por encima de los 20 KHz, llamada

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INTENSIDAD DE SONIDOS PROCEDENTES DE DIFERENTES FUENTES

FUENTES DE SONIDO DECIBELES

Umbral de audición 0 Susurro, respiración normal, pisadas suaves 10 Rumor de las hojas en el campo al aire libre 20 Murmullo, oleaje suave en la costa 30 Biblioteca, habitación en silencio 40 Tráfico ligero, conversación normal 50 Oficina grande en horario de trabajo 60 Conversación en voz muy alta, gritería, tráfico intenso de ciudad 70 Timbre, camión pesado moviéndose 80 Aspiradora funcionando, maquinaria de una

fábrica trabajando

90 Banda de música rock 100 Claxon de un coche, explosión de petardos

o

cohetes empleados en pirotecnia

110

Umbral del dolor 120

Martillo neumático (de aire) 130 Avión de reacción durante el despegue 150 Motor de un cohete espacial durante el

despegue 180

Los sonidos que

percibimos deben

superar el umbral

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• _{La intensidad del sonido se mide como la}

cantidad de energía que fluye por la

unidad de área en un segundo.

• Las unidades de la Intensidad sonora

son:

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El oído humano solo puede percibir

sonidos débiles, cuya intensidad sea de

10

-16

_watt/m

2

_{valor que se considera}

como el

nivel cero

(umbral de

audición) de la I

_s

.

La intensidad máxima que el oído

puede escuchar equivale a 10

-4

_watt/m

2

_,

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Como es muy grande el intervalo de intensidades que el oído humano es capaz de percibir se creo una escala logarítmica para medirlos, usando como unidad al bel y al decibel (B y dB).

1 dB = 0.1B

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EXPRESION MATEMATICA:

DONDE:

β=RELACION ENTRE LAS I (dB)

I=INTENSIDAD DE UN SONIDO

I₀=INTENSIDAD DEL OTRO SONIDO DE

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INTENSIDAD DEL SONIDO

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Efectos sonoros

El eco: Es el fenómeno por el cual, debido a la reflexión de las ondas sonoras, nuestro oído puede percibir un sonido más de una vez.

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La reverberación: Es el fenómeno por el cual los sonidos se prolongan un poco después de haber sido emitidos, como consecuencia de la superposición de ondas sonoras, incidente y reflejada.

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NOTA:

Si producimos un sonido frente a un obstáculo reflector (pared, muro, montañas, ...) de forma que el tiempo transcurrido entre la emisión de nuestro sonido y la recepción del reflejado sea igual o superior a 0.1 s, percibiremos dos sonidos distintos (es el fenómeno conocido como eco); y si es menor de 0.´1 s, percibiremos un solo sonido prolongado (fenómeno conocido como

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EFECTO DOPPLER

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La relación cuantitativa entre la frecuencia del foco emisor (f) y la recibida por el receptor (f_R) depende de la situación, es decir, si el foco emisor y el receptor se acercan o se alejan.

DONDE:

F₀= Frecuencia aparente escuchada por el observador (Hz)

F_s= Frecuencia real del sonido de la fuente sonora (Hz)

V= Velocidad a la que se propaga el sonido en el aire (m/s)

V₀= Velocidad a la que se mueve el observador (m/s)

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• _{El efecto Doppler ocurre para cualquier tipo}

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Problema 1

La frecuencia del silbato de una locomotora de tren es de 350 Hz. El tren viaja con una velocidad de 20m/s. ¿que frecuencia percibe un observador en reposo cuando el tren se acerca? ¿ y cuando se aleja? Dato (v sonido=340 m/s)

Problema 2

La sirena de un camión de bomberos en reposo emite con una frecuencia de 400 Hz, calcula la frecuencia que percibe un ciclista con una velocidad de 10 m/s .

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Problema 3

Una ambulancia que lleva una velocidad de 40 m/s, y su sirena emite un sonido con una frecuencia de 400 Hz, se cruza con un automóvil que transita en sentido contrario con una velocidad de 25 m/s. ¿Qué frecuencia percibirá el conductor del automóvil cuando se aproximan los vehículos y cuando se alejan?

Problema 4

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