ACÚSTICA : ¿QUÉ ES LA ACÚSTICA?

sábado, 19 de abril de 2014

¿QUÉ ES LA ACÚSTICA?

La acústica es la ciencia que estudia los diversos aspectos relacionados con el sonido, particularmente los fenómenos de generación, propagación y recepción de ondas sonoras en diversos medios, así como su transducción, su percepción y variadas aplicaciones tecnológicas.

La acústica tiene una multidisciplinariedad que abarcan la física, pasa por la biología e incluso repercute en las ciencias sociales.

EL SONIDO

El sonido es un fenómeno vibratorio que, a partir de una perturbación inicial del medio elástico donde se produce, bien sea gaseoso, liquido o sólido, se propaga, en ese medio, bajo la forma de una variación periódica de presión, es decir, una variación de la presión ambiental que se propaga en forma de ondas, excitando el órgano del oído .

La perturbación puede detectarse por la medida de algunas magnitudes físicas del medio. Para que haya una onda en movimiento en un medio material, este debe tener dos propiedades, inercia y elasticidad.

Existen tres tipos de sonido:

Voz	Contiene mezcla compleja de sonidos, guarda una relación armónica entre sí.
Música	Cuando se transmite al oído un tono que contiene determinados armónicos del tono fundamental.
Ruido	Está formado por una mezcla de muchas frecuencias diferentes dentro de un determinado rango.

PROPIEDADES DEL SONIDO

Velocidad de Propagación: Es la velocidad con que se desplazan las ondas sonoras, tiene una dirección perpendicular a la superficie vibrante bajo forma de ondas. Dicha propiedad depende de las condiciones ambientales (presión y temperatura) y, fundamentalmente, del medio donde se propaga, llamado «campo acústico», es decir la densidad y elasticidad, así a medida que el medio es mas elástico y menos denso , mayor sera la velocidad de propagación de una onda.

Ondas Sonoras: Son las ondas acústicas que producen sensaciones a través del órgano de la audición. Estas presentan ciertas características como:

Frecuencia: (f) Es el número de ciclos que se realizan en un segundo.
Periodo: (T) Es el tiempo que se tarda en realizar un ciclo completo.
Longitud de onda:(λ )Es la distancia que recorre una onda sonora en el tiempo de un periodo

Puesto que el sonido es una onda sonora, su audibilidad depende de su frecuencia:

a) Frecuencia audible: Corresponde a los sonidos que una persona normal puede escuchar.

b) Infrasonido: Corresponde la frecuencia de una onda inferior al limite audible.

c) Ultrasonido: Corresponde a la frecuencia de una onda cuando sobre pasa el limite audible.

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PALABRAS CLAVES

PRODUCCIÓN: Esta depende del cuerpo, la fuente sonora, inicie unas vibraciones.

PROPAGACIÓN: Medio por el cual se desplaza el sonido hasta el oído, el material puede ser líquido, solido o gaseoso.

RECEPCIÓN: Como su nombre lo indica es la manera tanto fisiológica como psicológica que se reciben las diferentes ondas sonoras.

INERCIA: Es la propiedad que permite a un elemento del medio transferir la perturbación a otro adyacente, esto tiene relación con la densidad del medio.

ELASTICIDAD: Es la propiedad que produce una fuerza sobre un elemento desplazado de su posición de equilibrio, tendiendo a volver a esa posición.

EJERCICIOS

INTENSIDAD DEL SONIDO

* A una distancia de 3.8m de una sirena, la intensidad del sonido es de 3.6x 10^-2 W/m2.Suponiendo que la sirena irradia el sonido uniformemente en todas las direcciones, encuentre la potencia total irradiada.

* Una fuente irradia 1.2x10^-5W de potencia sonora uniformemente en todas las direcciones .En esta fuente están centrados un cubo y una esfera (radio=0.56m) la esfera apena cabe en el cubo. ¿Cuál es la intensidad del sonido en un vértice del cubo?

DECIBELES

* El nivel de intensidad del sonido de un motor a propulsión a chorro es 138dB por encima del umbral de audición. ¿Cuál es la intensidad del sonido?

* El nivel de intensidad del sonido producido en un concierto de rock a menudo alcanza 120 dB .El nivel de intensidad de una flauta suave es aproximadamente 67dB. ¿Cuál es la razón de la intensidad del sonido de un concierto de rock a la intensidad del sonido de una flauta suave?

* Una fuente emite sonido uniformemente en todas las direcciones .A partir de esta fuente se traza una línea radial .Sobre tal recta ,determine las posiciones de dos puntos ,separados por 1.00 m , de modo que el nivel de intensidad de un punto sea 2.00dB mayor que el otro.

Respuestas:

* 6.5W

* 1.0 x 10^-6 W/m2

* 63.1W/m2

* 2.0 x 10^-5

* r1=3.8m y r2=4.8m

EJERCICIOS

VELOCIDAD DEL SONIDO

*Supóngase que alguien dice “no es posible escuchar sonidos cuya longitud de onda sea mayor a la longitud de la oreja “ a) supóngase que la velocidad del sonido es 343m/s y calcule la longitud de onda del sonido en los límites de en los límites de la audición humana 20Hz y 20kHz

b) Compare esos valores con el ancho estimado de su propia oreja .Con base en tal comparación, ¿la afirmación anterior es correcta?

* El Argón (masa molecular =39.9 u) es un gas monoatómico .Si se supone que se comporta como un gas ideal , encuentra a)la velocidad media cuadrática de los átomos de Argón y b)la velocidad del sonido en el Argón a 25°C.

* El Aluminio tiene un módulo de Young de 6.9 x 10^10 Pa y una densidad de 2700 Kg/m3. ¿En cuánto tiempo recorre el sonido 1.4 m de longitud de la varilla de aluminio?

* A 20°C las densidades del agua dulce y del etanol son, respectivamente, 998 y 789 Kg/m3. Encuentre la razón del módulo volumétrico adiabático del agua dulce con respecto al módulo volumétrico adiabático del etanol a 20°C.

* En un extremo de un muelle ocurre una explosión. El sonido llega al otro extremo desplazándose por tres medios: aire, agua dulce y una varilla de acero sólido. supóngase que la temperatura del agua y del aire es 20°C, y que el sonido se desplaza una distancia de 125m en cada medio. a) ¿En qué medio la rapidez del sonido ocupa el primer lugar, el segundo y el tercero? b) Luego de que llega el primer sonido ¿Cuánto tiempo después llegan los sonidos segundo y tercero?

* Tanto el Kriptón (Kr) como el Neón (Ne) pueden aproximarse como gases ideales y ambos son monoatómicos .La masa atómica del Kripton es 83.8 u , la del Neón es 20.2 u .Un diapasón produce un sonido cuya longitud de onda en el Kriptón 1.25m .Si el diapasón se utilizase en Neón a la misma temperatura .¿Cual será la longitud de onda ?

* En una mezcla de Argón (mas atómica =39.9u) y Neón (masa atómica =20.2u), La rapidez del sonido es 363m/s a 27°C. Suponga que ambos gases monoatómicos se comportan como gases ideales. Encuentre el porcentaje de átomos que son de Argón y que son de Neón.

Respuestas

**a) 20m (en f =20Hz) ,0.02m (en f =20kHz)

b) la afirmación es incorrecta.

** a) 4.30 x 10^2 m/s

b) 3.21 x 10^2 m/s

* 2.8 x 10 ^-4 s

* 2.06

* a) acero, agua y aire

b) 0.059s, 0.339s

* 2.55m

* 43% Neón, 57% Argón

EJERCICIOS

EFECTO DOPPLER

* En un encuentro de futbol, un espectador estacionario observa el espectáculo de medio tiempo .Un trompetista de la banda toca un tono de 784Hz mientras marcha directamente hacia el espectador a una rapidez de 0.83m/s. Un día en que la rapidez del sonido es de 343m/s ¿qué frecuencia escucha el espectador?

* Dos camiones se desplazan por una carretera a la misma rapidez; uno va en el carril de ida, y el otro en el de venida. Así, se aproximan frontalmente entre sí .Un conductor escucha la bocina del otro camión a una frecuencia que es 1.20 veces la frecuencia que oye cuando los camiones son estacionarios .La rapidez del sonido de 343m/s. ¿A qué rapidez se mueven los camiones?

Respuestas:

* 786 Hz

* 31 m/s