Apuntes de física Unidad 3 y 4

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Reflexión del Sonido

Es el fenómeno que se produce cuando las ondas sonoras que se propagan encuentran una superficie dura y se reflejan.

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• Así las ondas de agua pueden ser reflejadas por un obstáculo colocado en el medio en donde se originaron.

Eco: Es la repetición de un sonido causado por su reflexión.

Aplicaciones de la Reflexión del Sonido:

• Los murciélagos vuelan con precisión en la oscuridad a pesar de la deficiencia de sus ojos, porque oyen continuamente los ecos producidos por sus chillidos ultrasónicos al chocar con los obstáculos que encuentran durante su vuelo y así pueden esquivarlos.
• El eco se aprovecha para medir la profundidad del mar mediante un equipo llamado de “Sondeo Acústico”.
• También se emplea para localizar bancos de peces o barcos hundidos.
• Dirigiendo el sonido hacia adelante o hacia los lados, la tripulación de un barco que se encuentra dentro de la niebla puede darse cuenta de si se acerca a un acantilado, a escollos o icebergs para librarlos.
• Durante la última guerra mundial; la técnica de sondeo acústico a base de ultrasonidos, llamados “sonar”, se utilizó para detectar la presencia de submarinos enemigos a más de 3 km de distancia.

Resonancia:

Es el fenómeno que se origina cuando un cuerpo vibra y pone en vibración a otro cuerpo cercano que es capaz de hacerlo con la misma frecuencia.

Aplicaciones:

• Si se hace vibrar un diapasón  su sonido casi no se nota, pero si está fijo sobre una caja abierta por un lado, su sonido se intensifica, siempre y cuando la caja tenga una longitud que le permita vibrar con la misma frecuencia que el diapasón.

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• Al producir una nota con una cuerda de violín, la cuerda correspondiente de otro violín colocado a corta distancia dará la misma nota sin que se le toque.
• En los instrumentos musicales son esenciales las cajas de resonancia para reforzar sus sonidos y proporcionarles calidad.

Reverberación:

Es la persistencia de un sonido dentro de un local después de que ha desaparecido su causa.

Los sonidos son más intensos en salas o locales cerrados porque se reflejan en las paredes; sin embargo, cuando cada sonido de la voz o instrumento musical emitido tiene un tiempo de reverberación que pasa de los 2 segundos, se percibe al mismo tiempo con el que sigue, en perjuicio de la claridad o buena acústica de dicho local.

Para remediar este problema, las salas de espectáculos, conferencias, grabación de discos, estudios de radio y televisión, etc., tiene sus paredes y techos cubiertos con materiales de consistencia suave y porosa (celotex, fieltro, corcho, etc.) para absorber sonido. Los tapices, cortinas, alfombras, butacas acojinadas, ropa de la gente, también contribuyen al mismo fin. El eco característico de una sala grande vacía no se nota cuando tiene público.

Se considera que una ventana abierta absorbe todo el sonido que por ella sale al exterior. Si para producir la misma absorción que un metro cuadrado de ventana se requieren, por ejemplo, 2 metros cuadrados de fieltro, se dice que éste tiene un coeficiente de absorción de ½ (0.5); si para el mismo efecto se requieren 4 metros cuadrados de alfombra, se dice que ésta tiene un coeficiente de absorción de ¼ (0.25), etc.

Así pues, conociendo el área “A” de cada uno de los elementos que recubren un salón y los respectivos coeficientes de absorción “C” se puede calcular la absorción total “A” del salón, definida como la siguiente suma:

A = A1C1 + A2C2 + A3C3 + …

(Las  áreas “A” se expresan en metros cuadrados)

Coeficientes de Absorción del Sonido

Efecto Doppler

Es el cambio aparente de la frecuencia producida por el movimiento relativo de una fuente de sonido y un observador.

Si la fuente de sonido se aleja o está lejos del observador, le parece que disminuye la frecuencia y aprecia el sonido como grave.

Cuando la fuente de sonido se acerca, el observador percibe más ondas por segundo, por lo que el sonido le resulta agudo.

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Refracción de las ondas sonoras:

La desviación de las ondas sonoras en las capas de aire de diferentes temperaturas, recibe el nombre de refracción. Este fenómeno puede observarse en varias formas y se debe a la mayor velocidad del sonido en el aire caliente, comparada con su velocidad en el aire frío.

La mayor velocidad del sonido en el aire caliente refracta las ondas sonoras hacia abajo en la noche y hacia arriba en e día.

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Ondas Ultrasónicas

Anteriormente se ha visto que la frecuencia son vibraciones por segundo, y que mientras menor sea el número de vibraciones por segundo, más grande es el sonido. Hoy se sabe que el sonido de más baja frecuencia que puede percibir el oído humano es de 16 vibraciones, o 16 ciclos por segundo;  que el sonido más agudo audible por el hombre, tiene una frecuencia de alrededor de 20, 000 ciclos  por segundo.

Los que tienen una frecuencia más alta están en la llamada zona ultrasónica.

Los perros y algunos otros animales pueden oír sonidos de frecuencia ultrasónica. Se sabe que los murciélagos pueden guiarse al volar en la obscuridad gracias a su capacidad para percibir los ecos producidos por las notas ultrasónicas que emiten.

A los sonidos  ultrasónicos también se les llama “sonidos silenciosos”, y el hombre los puede producir mediante medios artificiales.

Aplicaciones:

• En el aparato llamado sonar. Dicho aparato instalado en las embarcaciones lanza ondas ultrasónicas a través del agua y los ecos no homogéneos con el medio son percibidos por el aparato e identificados, como minas, submarinos, bancos de peces, etc.
• En la cavitación; fenómeno físico que consiste en la creación dentro de un líquido, de diminutas burbujas de vacío que estallan violentamente. Esta propiedad se aprovecha para lograr mezclas muy homogéneas en el caso de ciertas aleaciones, y para aumentar la maleabilidad y ductibilidad de los metales.
• Con fines de aseo; la agitación producida por la cavitación originada por las ondas ultrasónicas en su líquido permite lograr el desprendimiento de toda materia extraña sumergida en el líquido. Ya existen en el mercado lavadoras domésticas de vajillas en las que la limpieza se realiza por medio de “sonido silencioso”.
• Otra aplicación es para examinar piezas de maquinaria y objetos sólidos de metal, vidrio o cerámica, con el propósito de encontrar fallas imperceptibles desde el exterior. El reflectoscopio ultrasónico es el aparato utilizado, el cual emite ondas desde 500, 000 hasta 1, 500, 000 de ciclos por segundo.
• Un uso común es en las herramientas de los dentistas, quienes usan las vibraciones ultrasónicas para taladrar, pulir y desbaratar materiales de gran dureza con la ayuda de una sustancia abrasiva; en las que usan frecuencias de 27, 000 hasta 33, 000 ciclos por segundo.
• También se usa para la soldadura de plásticos, utilizando el calor generado al chocar contra un cuerpo sólido las ondas de alta frecuencia.
• En medicina por ejemplo se aplica para la curación de la artritis, para encontrar anormalidades dentro del cuerpo humano, sin los riesgos de las radiaciones de los rayos X.
• Hoy en día los ultrasonidos han sido empleados en las calculadoras electrónicas para construir dispositivos capaces de memorizar durante un tiempo finito, del orden de fracciones de milisegundos, impulsos electrónicos.

Principales Teorías sobre la Naturaleza de la Luz[pic 7][pic 8][pic 9][pic 10]

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