Ondas sonoras.

Capítulo I, Introducción

1.1 Introducción:

 En este trabajo estamos estudiando las ondas sus elementos, clasificación, y sus propiedades de igual forma El Sonido sus Propiedades. Efectos y Propagación podemos decir que un cuerpo tiene movimiento oscilatorio y vibratorio. Las ondas tienen elementos que son: Cresta, Valle, Periodo, Frecuencia, Longitud de la onda, Elongación, Amplitud, La oscilación completa, La velocidad de propagación de igual forma contiene una clasificación puede ser Longitudinales y transversales si hablamos de las longitudinales decimos que las partículas del medio vibran en la misma dirección de la onda en cambio las transversales las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de la propagación.

Como las ondas sonoras viajan a través de un medio, depende de ese medio para poder propagarse.

La parte que estudia las características del sonido se llama acústica su Desarrollo es muy importante ya que sus investigaciones se aplican en muchas cosas que nos son familiares, como la ampliación del sonido o la forma en que podemos aislarnos de él. En medios muy densos, el sonido se propaga velozmente y en medio poco densos lo hace muy lentamente es importante recalcar que el sonido no se propaga en el vacío. De igual forma presentamos Tabla de valores de rapidez del sonido en diferentes materiales.

1.2 Objetivos:

1.2.1 Comprender los principales conceptos acerca de las ondas y el sonido.

1.2.2. Reconocer las diferentes leyes de la física que aplican.

1.2.3  Relacionar las leyes de la física con los procesos fisiológicos

1.3 Justificación:

1.3.1 La biofísica es la ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de la física. Se discute si la biofísica es una rama de la física o de la biología. Desde un punto de vista puede concebirse que los conocimientos y enfoques acumulados en la física "pura" pueden aplicarse al estudio de los sistemas biológicos. En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a la biología, pero no a la física, sin embargo, le ofrece a la física evidencia experimental que permite corroborar teorías. Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, la biomecánica, los motores moleculares, comunicación molecular, entre otros campos de la biología abordada por la física. Desde el punto de vista científico la vida o los seres vivos están compuestos esencialmente por elementos físicos y químicos. Los aportes de la física a el estudio de los seres vivos, ha permitido desentrañar los misteriosos antiguamente secretos, de la unidad fundamental de la vida: La célula. Por medio de los descubrimientos de la posibilidad de amplificar las imágenes de los cuerpos celestes, surgió en la rama de la Óptica un avance que permitió a los biólogos y médicos de la antigüedad, acceder a poder observar el mundo de lo diminuto. Por medio de los microscopios oculares de lentes, fueron posibles los análisis de numerosas muestras de tejidos. Fueron posibles de aislar y descubrir organismos que no podían ser vistos de otra manera. Así de esta forma se combatieron numerosas enfermedades que se consideraban pestes incurables.

Bioacústica

La bioacústica es una ciencia interdisciplinaria que estudia la audición de algunos animales. Se basa en el análisis de emisiones de ruidos, su propagación a través de distintos medios y la recepción por los seres vivos, incluyendo humanos.

La ecolocación a veces denominada biosonar o ecolocalización, es un término creado en 1938 por Donald Griffin, que fue el primero en demostrar concluyentemente la existencia de la ecolocación en los murciélagos.

Algunos animales emiten sonidos en su entorno e interpretan los ecos que generan los objetos a su alrededor. La ecolocación la poseen varios mamíferos: murciélagos (aunque no todo el orden la usa), delfines y el cachalote. Hay dos clases de pájaros que utilizan este sistema para navegar en cuevas sin visibilidad, el guácharo (Steatornis caripensis) y los vencejos y salanganas, en especial la salangana papú, tribu Collocaliini. Recientemente se ha comprobado que los humanos también poseen esta capacidad.

Fisiología de la audición

El sonido entra al oído por el canal auditivo externo y hace que la membrana del tímpano vibre. Las vibraciones transmiten el sonido en forma de energía mecánica, mediante la acción de palanca de los huesecillos hacia la ventana oval.

Después, esta energía mecánica es trasmitida por los líquidos del oído interno a la cóclea, donde se convierte en energía eléctrica que viaja por el nervio vestíbulo-coclear hacia el sistema nervioso central, donde es analizado e interpretado como sonido en su forma final. Durante este proceso de transmisión, las ondas sonoras encuentran protuberancias cada vez más pequeñas, desde el pabellón auricular hasta la pequeña ventana oval, que resultan en incremento de la amplitud (o volumen) del sonido.

Las ondas sonoras transmitidas por la membrana del tímpano a los huesecillos del oído medio llegan al caracol, que es el órgano encargado de la audición situado en el laberinto u oído interno.

Un huesecillo importante es el estribo, que balancea y establece las vibraciones (ondas) en los líquidos contenidos en el laberinto. Estas ondas líquidas, a su vez, causan el movimiento de la membrana basilar que estimula a las células del órgano de Corti para moverse en forma de onda. Los movimientos de la membrana estabilizan las corrientes eléctricas que estimulan las diversas áreas de la cóclea. Las células ciliadas inician un impulso nervioso que se codifica y transfiere a la corteza auditiva del cerebro, donde se descodifica en la forma de un mensaje sonoro.

Capítulo II, Desarrollo del tema

2.1 Conceptos Principales

Naturaleza del sonido:

El sonido es el resultado de una perturbación que se propaga en un medio elástico. Por ejemplo cuando en alguna región del aire se produce una perturbación de presión, por ejemplo en la forma de una compresión, dicha región tiende a expandirse hacia las regiones vecinas. Esto produce a su vez una compresión en dichas regiones, que volverán a expandirse creando una compresión más lejos todavía. Este proceso se desarrolla en forma continua haciendo que la perturbación original se propague a través del aire alcanzando en algún momento la posición que ocupa algún receptor (por ejemplo un micrófono o un oído). 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. Existen muchos otros tipos de ondas, tales como las ondas de radio, la luz, la radiación del calor, las ondas sobre la superficie de un lago, los tsunamis, los movimientos sísmicos, etc. Cuando la onda tiene lugar en un medio líquido o gaseoso se denomina onda acústica. Cuando resulta audible, se llama onda sonora.

Una cuestión importante relativa a las ondas es que en las mismas hay algunas características o cualidades que se mantienen prácticamente constantes a lo largo del camino de propagación de las mismas. Entre estas características se encuentra la forma de onda y la energía total

Ondas periódicas

La mayoría de las ondas son el resultado de muchas perturbaciones sucesivas del medio, y no sólo una. Cuando dichas perturbaciones se producen a intervalos regulares y son todas de la misma forma, estamos en presencia de una onda periódica, y el número de perturbaciones por segundo se denomina frecuencia de la onda.

Se expresa en Hertz (Hz), es decir ciclos por segundo (un ciclo es todo lo que sucede durante una perturbación completa). En el caso de las ondas sonoras la frecuencia está entre 20 Hz y 20000 Hz. Las ondas acústicas de menos de 20 Hz se denominan infrasonidos, y los de más de 20000 Hz se llaman ultrasonidos.

 Por lo general, ni unos ni otros son audibles por el ser humano, algunos animales (por ejemplo el perro) pueden escuchar sonidos de muy baja frecuencia, tales como los creados por las ondas sísmicas durante un terremoto, por esta razón los animales se muestran inquietos en los instantes previos a los terremotos: pueden escuchar la señal de advertencia que resulta inaudible para el ser humano.

Ondas aperiódicas

Aun cuando muchos sonidos son aproximadamente periódicos, como los sonidos producidos por los instrumentos musicales de altura determinada (guitarra, flauta, piano), la vasta mayoría de los sonidos naturales son aperiódicos, es decir que las sucesivas perturbaciones no se producen a intervalos regulares y no mantienen constante su forma de onda.

Esto es lo que técnicamente se denomina ruido. Las ondas aperiódicas en general no producen sensación de altura. Algunos ejemplos son el ruido urbano, las consonantes, el ruido del mar y del mar, y el sonido de muchos instrumentos de percusión tales como los tambores o los platillos.

Espectro

Se debe a un notable teorema matemático denominado Teorema de Fourier (en honor a su descubridor, el matemático francés Fourier), que afirma que cualquier forma de onda periódica puede descomponerse en una serie de ondas de una forma particular denominada onda senoidal (o senoide, o sinusoide), cada una de las cuales tiene una frecuencia que es múltiplo de la frecuencia de la onda original (frecuencia fundamental).

...