Resonancia Del Sonido

1. RESUMEN.

La investigación se basa en la resonancia del sonido, para entender este fenómeno se define conceptos básicos del sonido en el ámbito de la física, se conceptualiza su origen, la formación de las ondas, representaciones gráficas y formulas. Se conceptualiza y define la resonancia del sonido, forma de obtener la frecuencia, finalmente para mejor comprensión de la resonancia se sita varios ejemplos donde se genera este fenómeno.

2. INTRODUCCIÓN

El sonido es una sensación percibida por el oído debido a las variaciones rápidas de presión en el aire. En física consiste en una vibración mecánica de un medio elástico y la propagación de esta vibración a través de ondas.

Dentro de la física y el sonido un aspecto importante es el estudio de la resonancia ya que en el medio que vivimos este fenómeno tiene gran cantidad de aplicaciones y además esta presenta en muchas situaciones de la vida real por ejemplo: la comunicación entre insectos, durante la ocurrencia de un sismo, vibración de las ventanas debido a las frecuencias de las notas musicales.

Para la explicación de este fenómeno se basa en ejemplos en donde se explica la forma como se produce la resonancia

3. DESARROLLO.

1.1 El sonido.- desde el punto de vista de la física

El sonido se define como una vibración que se propaga en un medio elástico (solido, líquido, gaseoso).

La propagación del sonido involucra el transporte de energía en forma de ondas mecánicas o vibraciones. Si las vibraciones se producen en la misma dirección se trata de una onda longitudinal, si las vibraciones son perpendiculares a la dirección de propagación es una onda transversal.

Figura1: Onda longitudinal

Figura 2: Onda transversal

1.2 Representación gráfica del Sonido

El sonido puede ser graficado considerando la distancia recorrida por una partícula o una variación de presión producida:

a) Distancia recorrida.- representa a un movimiento armónico simple y se representa por la onda sinodal, descrita en la siguiente ecuación:

Donde:

x= desplazamiento

xo=amplitud

ὡ=ángulo de face inicial

Wo=frecuencia angular propia

t= tiempo en segundos

Figura 3: Distancia de ondas

b) Variación de la presión.- la forma de la onda de la variación de presión sonora que se propaga como onda periódica se representa en la siguiente figura.

1.3 Resonancia

Se produce cuando un cuerpo vibra por la acción de ondas sonoras de la misma frecuencia que la suya natural, por definición nos da a entender que es la repercusión de un sonido emitido por otro, como un reflejo, además de que se puede saber que es la prolongación del sonido y este va disminuyendo.

1.3.1 Frecuencia

La frecuencia a la que un objeto vibra de manera natural se llama su frecuencia de resonancia, si un sonido que posea esa frecuencia se emite en las proximidades de un objeto, este capta la energía de la onda sonora y vibra de manera natural produciéndose la resonancia.

La velocidad de una onda está determinada por el medio donde esta se propaga por ejemplo la soga. La masa y la tensión de esta serán las que nos determine la velocidad de onda. A poco de haber empezado a moverse la soga, la onda tendrá el aspecto que se observa en la figura. La distancia entre dos puntos máximos de la onda se llama longitud de onda λ y está determinada por la frecuencia y por la velocidad.

Figura 4: Frecuencia de una onda

La relación entre estas tres características es:

λ * f = v

Donde:

λ= Longitud de onda (m)

f = frecuencia (Hz)

v = velocidad (m/seg.)

1.3.2 Tipos de resonancia

1.3.2.1 Resonancia mecánica.

En mecánica, la resonancia mecánica de una estructura o cuerpo es el aumento en la amplitud del movimiento de un sistema debido a la aplicación de fuerza pequeña en fase con el movimiento.

1.3.2.2 Resonancia mecánica.

Hace refiere a un conjunto de fenómenos relacionados con los movimientos periódicos o casi periódicos en que se produce reforzamiento de una oscilación al someter el sistema a oscilaciones de una frecuencia determinada

1.4 Aplicaciones de la resonancia

En el medio en que vivimos existe un sin número de aplicaciones de la resonancia, desde los instrumentos musicales, hasta los generados por la vibración de los cristales. A continuación se mencionara y explicara algunos de estos fenómenos:

1.4.1 Resonancia en cuerdas tensas

Como sabemos, una cuerda tensa sujeta por sus dos extremos es un sistema elástico que a diferencia del sistema resorte masa presenta no una sino varias –de hecho teóricamente un número infinito– de frecuencias naturales.

Figura 5: Resonancia de una cuerda

Donde

n = número entero,

L= longitud de la cuerda,

F= tensión,

ρ =densidad lineal de masa.

Cuando se estimula uno de los extremos de la cuerda con un pivote que oscila con pequeña amplitud y frecuencia variable, mientras que el otro extremo de la cuerda

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