Naturaleza del sonido

El sonido es el resultado de una perturbación que se propaga en un medio elástico. El exceso de presión característico de la perturbación descripta se denomina presión sonora. Este tipo de movimiento en el cual no es el medio en si mismo sino alguna perturbación lo que se desplaza se denomina onda. Cuando la onda tiene lugar en un medio líquido o gaseoso se denomina onda acústica. Cuando resulta audible, se llama onda sonora.

Las ondas acústicas viajan habitualmente a velocidad constante, que depende del medio y de las condiciones ambientales tales como la temperatura. A temperatura ambiente la velocidad del sonido en el aire es  c = 345 m/s .

Ejm:  Esto significa que para recorrer una distancia de 345 m el sonido demora 1 s. En el agua el sonido viaja más de 4 veces más rápido que en el aire. 

Cualidades del sonido

• Intensidad

La intensidad o el volumen es la cualidad que nos permite clasificar los sonidos en fuertes o débiles y esta relacionada directamente con la magnitud física “Intensidad de la onda” que es la cantidad de energía que transporta la onda por unidad de superficie y unidad de tiempo.

• Tono

El tono es una cualidad del sonido que nos permite clasificar los sonidos en altos y graves y esta relacionada directamente con la magnitud física “frecuencia”.Los sonidos graves son los de frecuencia baja y los sonidos altos son los de gran frecuencia.

•  Timbre

El timbre nos permite distinguir dos sonidos de la misma intensidad y la misma frecuencia. Por ejemplo nos permite distinguir el sonido de una trompeta y un violín aunque emitan la misma nota con la misma intensidad.En general, los sonidos no son de una sola frecuencia, los sonidos suelen tener una onda principal que va acompañada de otras ondas de menor amplitud llamadas armónicos cuya frecuencia es múltiplo de la onda principal; la suma de esas ondas da lugar a una onda que tiene una forma determinada. El timbre está relacionado con la forma de la onda.

Rapidez del sonido

La rapidez del sonido en un material específico no depende de la densidad del material, sino de su elasticidad, que es la capacidad de un material para cambiar de forma en respuesta a una fuerza aplicada y recuperar su forma original una vez que la fuerza desaparece.
En los materiales elásticos los átomos están relativamente juntos y responden con prontitud a los movimientos de los demás, por lo cual transmiten la energía con pocas pérdidas. El sonido se propaga con una rapidez alrededor de 15 veces mayor en el acero (el acero es muy elástico) que en el aire, y unas cuatro veces más aprisa en el agua que en el aire. 

ejm :  La rapidez del sonido en aire seco a 0°C es de aproximadamente 330 metros por segundo, o 1200 Km/h. Pero esta rapidez es ligeramente mayor cuando el aire contiene vapor de agua y aumenta también con la temperatura, pues las moléculas de aire caliente, que se mueven más aprisa, chocan unas con otras más a menudo y por tanto transmiten un impulso en menos tiempo. Por cada grado de incremento en la temperatura del aire arriba de 0ºC, la rapidez del sonido aumenta en 0.60 m/s. así pues, en el aire a la temperatura normal de 20ºC el sonido se propaga a unos 340 m/s.

Intensidad del sonido

se define como la cantidad de energía (potencia acústica) que atraviesa por segundo una superficie que contiene un sonido. La intensidad de un sonido depende de la amplitud del movimiento vibratorio de la fuente que lo produce, pues cuanto mayor sea la amplitud de la onda, mayor es la cantidad de energía (potencia acústica) que genera y, por tanto, mayor es la intensidad del sonido.

ejm :  percibimos sonidos fuertes cuando hay mucha energía que se libera, como en una explosión o con el uso de alto parlantes, por ej en un concierto de rock, muchísimo más alto el volumen si estás muy cerca. Sonidos débiles si estamos demasiado lejos o si hay poca energía involucrada, por ej. en una conversación en voz baja que sostienen dos personas la aotro lado de la calle ó 3 pisos por encima de dónde estás ubicado.

Frecuencia Natural 

Cuando un objeto recibe ondas de choque este de forma natural produce resonancia, en si la frecuencia natural es el proceso que de manera natural es producido por las ondas de choque con los objetos.

ejm : 

Vibraciones Forzadas

Es la vibrura o un sistema en respuesta a una fuerza aplicada.Si el sistema es lineal,la vibración estará a la misma frecuencia que la fuerza pero si es no lineal,la vibración ocurrirá a otras frecuencias,especialmente en los armónicos de la frecuencia forzada.La vibración de máquinas es una vibración forzada,y las fuerzas son el resultado de fenómenos como el desbalanceo y la desalineación de partes rotativas y fallas en rodamientos etc.

Resonancia

es un fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica, cuyo periodo de vibración coincide con el periodo de vibración característico de dicho cuerpo. En el cual una fuerza relativamente pequeña aplicada en forma repetida, hace que una amplitud de un sistema oscilante se haga muy grande.

En estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando de forma progresiva la amplitud del movimiento tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza.

Ejm : es el caso de un niño sentado a un columpio. La experiencia indica que la oscilación puede ser puesta en vibración con gran amplitud por medio de una serie de pequeños empujones aplicados a intervalos regulares. La resonancia se producirá únicamente cuando los empujones estén en fase con la frecuencia natural de vibración del columpio. Una ligera variación de los pulsos de entrada dará como resultado una vibración pequeña o incluso ninguna.

Interferencia

s cualquier proceso que altera, modifica o destruye una onda durante su trayecto en el medio en que se propaga. La palabra destrucción, en este caso, debe entenderse en el sentido de que las ondas cambian de forma al unirse con otras; esto es, después de la interferencia normalmente vuelven a ser las mismas ondas con la misma frecuencia.

Impulsaciones

se llama impulso a la magnitud física, denotada usualmente como I, definida como la variación en el momento lineal que experimenta un objeto en un sistema cerrado. El término difiere de lo que cotidianamente conocemos como impulso y fue acuñado por Isaac Newton en su segunda ley, donde lo llamó vis motrix, refiriéndose a una especie de fuerza del movimiento.

Efecto Doble

es el aparente cambio de frecuencia de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Doppler propuso este efecto en 1842 en su tratado Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels (Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros astros).

Naturaleza de la Luz

La luz presenta una naturaleza compleja: depende de cómo la observemos se manifestará como una onda o como una partícula. Estos dos estados no se excluyen, sino que son complementarios . Sin embargo, para obtener un estudio claro y conciso de su naturaleza, podemos clasificar los distintos fenómenos en los que participa según su interpretación teórica

Polarización 

es el proceso por el cual en un conjunto originariamente indiferenciado se establecen características o rasgos distintivos que determinan la aparición en él de dos o más zonas mutuamente excluyentes llamadas polos.Las ondas luminosas no suelen estar polarizadas, de forma que la vibración electromagnética se produce en todos los planos. La luz que vibra en un solo plano se llama luz polarizada.

Efecto 3D

s cualquier técnica capaz de recoger información visual tridimensional y/o crear la ilusión de profundidad en una imagen. La ilusión de la profundidad en una fotografía, película, u otra imagen bidimensional se crea presentando una imagen ligeramente diferente para cada ojo, como ocurre en nuestra forma habitual de ver. Muchas pantallas 3D usan este método para transmitir imágenes

Espectros de Colores

saac newton, fue el primero que hizo un estudio sistemático del color.

Hizo pasar un haz angosto de luz solar por un prisma triangular de vidrio; con esto demostró que la luz solar es una mezcla de todos los colores del Arcoiris

Esta prisma proyectaba la luz del sol como una mancha alargada de colores en una hoja en blanco. Newton llamó espectro a los colores: Rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta.

La luz solar es un ejemplo de la llamada Luz blanca. Newton mostró que los colores del espectro no eran propiedad de la prisma , sino que la luz blanca misma; y esto lo demostró, que combinando de nuevo los colores por medio de otra prisma , se obtenía la luz blanca.

En ciertos términos la luz blanca no es un color, sino que la mezcla de todos los colores; el negro tampoco es un color propiamente dicho, sino que es la ausencia de la luz, y estos se ven negros cuando absorben todas las frecuencias de la luz visible.

Explicación del Funcionamiento del Telescopio

En una lente la luz desvía su trayectoria al pasar a través de ella. Es el fenómeno de refracción, que se produce siempre que la luz pasa de uno a otro medio. En los espejos la luz también cambia de dirección pero, esta vez, reflejándose según un determinado ángulo. Este es el fenómeno de reflexión.

Siguiendo la Figura , a la distancia entre el centro de la lente objetivo (punto O) y su foco (punto F1') se le llama longitud focal, que es precisamente la que correspondería a un telescopio sobre el cual estuviera montada. Se representa por la letra F y su valor suele venir expresado en milímetros.
El ocular se coloca entonces de manera que su foco (punto F2) coincida con la imagen formada por el objetivo. En esta situación el observador recibe una imagen virtual e invertida de igual tamaño que la formada por el objetivo pero, al originarse un gran aumento angular, se ve con mayor detalle.
Ahora bien, si simplemente sutituímos la lente objetivo de la Figura por otra con una distancia focal mayor comprobaremos como la imagen real que se forma es de mayor tamaño que en el primer caso. El ocular sigue cumpliendo exactamente la misma función que antes, pero la imagen que percibirá el observador es más grande.

Cantidad de Movimiento Lineal P

es una magnitud vectorial, que en mecánica clásica se define como el producto de la masa del cuerpo y su velocidad en un instante determinado. En cuanto al nombre, Galileo Galilei en su Discursos sobre dos nuevas ciencias usa el término italiano impeto, mientras que Isaac Newton usa en Principia Mathematica el término latino motus(movimiento) y vis (fuerza). Moméntum es una palabra directamente tomada del latín mōmentum, derivado del verbo mŏvēre 'mover'. El momento lineal se mide en el Sistema Internacional de Unidades en kg·m/s.

Ley de Conservación del Momentum

El momentum de un cuerpo es una propiedad vectorial 

y acumulativa que expresa la capacidad de el cuerpo para producir un impulso o impacto. 

En union a la masa (inercia) ,el momentum determina  el modulo y la dirección de la 

velocidad del movimiento. La velocidad(V) es proporcional al momentum (P) ,e 

inversamente proporcional a la masa(m):   

V= P/m.

Colisiones

En una colisión intervienen dos objetos que se ejercen fuerzas mutuamente. Cuando los objetos están muy cercanos o entran en contacto, interaccionan fuertemente durante un breve intervalo de tiempo. La fuerzas de éste tipo reciben el nombre de fuerzas impulsivas y se caracteriza por su acción muy intensa y su brevedad. Un caso de este tipo de interacción, por ejemplo, es la colisión de dos carros que lleven montados parachoques magnéticos. Estos interactúan incluso sin llegar a tocarse, es lo que se considera colisión sin contacto.

• Elásticas: cuando se conserva la energía cinética total.
• Inelásticas: cuando parte de la energía cinética total se transforma en energía no recuperable (calor, deformación, sonido, etc.).
• Perfectamente inelásticas: cuando los objetos permanecen juntos después de la colisión.

Momentum Angular

es una magnitud física importante en todas las teorías físicas de la mecánica, desde lamecánica clásica a la mecánica cuántica, pasando por la mecánica relativista. Su importancia en todas ellas se debe a que está relacionada con las simetrías rotacionales de los sistemas físicos. Bajo ciertas condiciones de simetría rotacional de los sistemas es una magnitud que se mantiene constante con el tiempo a medida que el sistema evoluciona, lo cual da lugar a una ley de conservación conocida como ley de conservación del momento angular. El momento angular para un cuerpo rígido que rota respecto a un eje, es la resistencia que ofrece dicho cuerpo a la variación de la velocidad angular. En el Sistema Internacional de Unidades el momento angular se mide en kg·m²/s.

Fuerza De Flotacion

Los cuerpos cuya densidad relativa es menor que la unidad, flotan en el agua. En química, es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más especies químicas que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites. Toda disolución está formada por un soluto y un medio dispersante denominado disolvente o solvente. El disolvente es la sustancia que está presente en el mismo estado de agregación que la disolución misma; si ambos (soluto y disolvente) se encuentran en el mismo estado, el disolvente es la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución; en caso que haya igual cantidad de ambos (como un 50% de etanol y 50% de agua)

Principio de Arquimedez

 es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual alpeso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostáticoo de Arquímedes, y se mide en newtons (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:

Principio de Pascal 

es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la frase: la presión ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables, se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.¹

El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presión.

prensa Hidráulica

La prensa hidráulica es una máquina compleja que permite amplificar la intensidad de las fuerzas y constituye el fundamento de elevadores, prensas, frenos y muchos otros dispositivos hidráulicos de maquinaria industrial.

La prensa hidráulica constituye la aplicación fundamental del principio de Pascal y también un dispositivo que permite entender mejor su significado. Consiste, en esencia, en dos cilindros de diferente sección comunicados entre sí, y cuyo interior está completamente lleno de un líquido que puede ser agua o aceite.

Gases

La determinación de una ecuación de estado de los gases implica inevitablemente la medición de la presión, o fuerza por unidad de área, que un gas ejerce sobre las paredes del recipiente que lo contiene. La presión de los gases comúnmente se expresa en atmósferas o milímetros de mercurio.

El estudio sistemático del comportamiento de los gases le interesó a los científicos durantes siglos. Destacan los nombres de varios investigadores que establecieron las propiedades de los gases.

Atmósfera

es la parte gaseosa de la Tierra, siendo por esto la capa más externa y menos densa del planeta. Está constituida por varios gases que varían en cantidad según la presión a diversas alturas. Esta mezcla de gases que forma la atmósfera recibe genéricamente el nombre de aire. El 75% de masa atmosférica se encuentra en los primeros 11 kmde altura, desde la superficie del mar. Los principales elementos que la componen son el oxígeno (21%) y el nitrógeno (78%).

Presión Atmosférica

es la presión ejercida por el aire en cualquier lugar de la atmósfera. Normalmente se refiere a la presión atmosférica terrestre, pero el término es generalizable a la atmósfera de cualquier planeta o satélite.

La presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el peso de una columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera. Como la densidad del aire disminuye conforme aumenta la altura

Termodinámica

es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema, o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes tales como la imanación

Movimiento armónico Simple

es un movimiento periódico que queda descrito en función del tiempo por una función armónica (seno o coseno). Si la descripción de un movimiento requiriese más de una función armónica, en general sería un movimiento armónico, pero no un m.a.s..

En el caso de que la trayectoria sea rectilínea, la partícula que realiza un m.a.s. oscila alejándose y acercándose de un punto, situado en el centro de su trayectoria, de tal manera que su posición en función del tiempo con respecto a ese punto es una sinusoide. En este movimiento, la fuerza que actúa sobre la partícula es proporcional a su desplazamiento respecto a dicho punto y dirigida hacia éste.

Oscilación

 a una variación, perturbación o fluctuación en el tiempo de un medio o sistema. Si el fenómeno se repite, se habla de oscilación periódica. Oscilación, en física,química e ingeniería es el movimiento repetido de un lado a otro en torno a una posición central, o posición de equilibrio. El recorrido que consiste en ir desde una posición extrema a la otra y volver a la primera, pasando dos veces por la posición central, se denomina ciclo. El número de ciclos por segundo, o hercios (Hz), se conoce como frecuencia de la oscilación.

Frecuencia

s una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.

Según el SI (Sistema Internacional), la frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hercio es aquel suceso o fenómeno repetido una vez porsegundo. Así, dos hercios son dos sucesos (períodos) por segundo, etc. 

Amplitud (A)

de un movimiento oscilatorio, ondulatorio o señal electromagnética es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o cuasiperiódicamente en el tiempo. Es la distancia máxima entre el punto mas alejado de una onda y el punto de equilibrio o medio.

Elongación (x) 

Distancia entre el cuerpo que vibra y la posicion de equilibrio. Se mide en mt o cms

Periodo (T)

Tiempo que tarda un movil en realizar una vibracion, se mide en segundos

Ondas

es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el vacío.

Ondas Mecánicas: Estas son las ondas que nesecitan un medio material para transportarse, como el agua, el aire, el resorte o la cuerda. Hay tres tipos de ondas Mecánicas

Ondas Transversales: Estas ondas hace que las partículas del medio oscilen perpendicularmente a la dirección de la propagación de la onda. La onda se mueve a lo largo del resorte hacia la derecha, pero el resorte mismo se desplaza hacia arriba y hacia abajo formando ángulos rectos respecto al movimiento de la onda. Las ondas en un piano y en las cuerdas de una guitarra son ejemplos representativos de ondas transversales.

Velocidad

s una magnitud física de carácter vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. Se la representa por  o . Sus dimensiones son [L]/[T]. Su unidad en el Sistema Internacional es el m/s.

 Fenómenos Ondulatorios 

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. 

A partir del análisis de fenómenos ondulatorios tan sencillos como las olas que se extienden por una charca o las sacudidas que se propagan por una cuerda tensa trataremos de estudiar las características generales de todos los 

Reflexión

es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.

1a. ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal, se encuentran en un mismo plano.

2a. ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Refracción

es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refraccióndistintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda.