Leyes de Kirchhoff (Nodos)

Leyes de Kirchhoff.

Sonido

Termodinámica

Sonido

Definición de Sonido:

En física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

Sonido Humanamente Audible:

El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras que se producen cuando las oscilaciones de la presión del aire, son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro.

Física del Sonido:

La física del sonido es estudiada por la acústica, que trata tanto de la propagación de las ondas sonoras en los diferentes tipos de medios continuos como la interacción de estas ondas sonoras con los cuerpos físicos.

Acústica:

La acústica es una rama de la física interdisciplinaria que estudia el sonido, infrasonido y ultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a través de la materia (tanto sólida como líquida o gaseosa) (no pueden propagarse en el vacío) por medio de modelos físicos y matemáticos. 

A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o reproducción del sonido.

Infrasonido y Ultrasonido:

Un infrasonido es una onda acústica u onda sonora cuya frecuencia está por debajo del espectro audible del oído humano (aproximadamente 20 Hz).

El infrasonido es utilizado por animales grandes como el elefante para comunicarse en amplias distancias.

El ultrasonido es una onda acústica o sonora cuya frecuencia está por encima del umbral de audición del oído humano (aproximadamente 20.000 Hz).

Algunos mamíferos como los delfines y los murciélagos lo utilizan de forma parecida al radar en su orientación.

Propagación del Sonido:

La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de un medio elástico sólido, líquido o gaseoso.

Entre los más comunes se encuentran el aire y el agua.

Propagación del Sonido:

Ciertas características de los fluidos y de los sólidos influyen en la onda de sonido. Es por eso que el sonido se propaga en los sólidos y en los líquidos con mayor rapidez que en los gases. En general cuanto mayor sea la compresibilidad (1/K) del medio tanto menor es la velocidad del sonido. 

Propagación del Sonido:

También la densidad es un factor importante en la velocidad de propagación, en general a mayor sea la densidad (ρ), a igualdad de todo lo demás, tanto mayor es la velocidad de la propagación del sonido.

La propagación del sonido está sujeta a algunos condicionales. Así la transmisión de sonido requiere la existencia de un medio material donde la vibración de las moléculas es percibida como una onda sonora.

Velocidad del Sonido:

El sonido tiene una velocidad de 331,5 m/s cuando: la temperatura es de 0 °C, la presión atmosférica es de 1 atm (nivel del mar) y se presenta una humedad relativa del aire de 0 % (aire seco). Aunque depende muy poco de la presión del aire.

La Velocidad del Sonido:

La velocidad del sonido depende del tipo de material. Cuando el sonido se desplaza en los sólidos tiene mayor velocidad que en los líquidos, y en los líquidos es más veloz que en los gases. Esto se debe a que las partículas en los sólidos están más cercanas.

Cálculo Velocidad del Sonido:

La velocidad del sonido en el aire se puede calcular en relación a la temperatura de la siguiente manera:

Donde:

Frecuencia:

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

Para calcular la frecuencia de un suceso, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido. Según el Sistema Internacional (SI), la frecuencia se mide en hercios (Hz).

Frecuencia de Sonido:

No todas las ondas sonoras pueden ser percibidas por el oído humano, el cual es sensible únicamente a aquellas cuya frecuencia está comprendida entre los 20 y los 20 000 Hz. En el aire dichos valores extremos corresponden a longitudes de onda que van desde 16 metros hasta 1,6 centímetros respectivamente. En general se trata de ondas de pequeña amplitud.

Cualidades Físicas del Sonido:

Estas características corresponden exactamente a tres características físicas: la amplitud, la frecuencia y la composición armónica o forma de onda.

Intensidad (Depende de la amplitud): Distingue un sonido fuerte de uno débil. 

Tono (Depende de la frecuencia): Distingue a un sonido agudo (tono alto) de un sonido grave (tono bajo). 

Timbre (Depende de la forma de onda): Distingue dos sonidos de la misma intensidad y tono, pero producido por distintas fuentes.

Cualidades Físicas del Sonido: Intensidad

Es la potencia transferida por una onda sonora, a través de la unidad de área normal a la dirección de propagación.
Esta cualidad determina si un sonido es fuerte o débil, la intensidad depende de la amplitud de una onda, ya que a medida que esta aumenta, la intensidad también aumenta y a la distancia que existe entre la fuente sonora y el oyente, pues a mayor distancia, menor intensidad.

Cualidades Físicas del Sonido: Tono

Depende de la frecuencia del movimiento vibratorio del instrumento que lo produce.

A mayor frecuencia, el sonido es más alto o grave

Cualidades Físicas del Sonido: Timbre

žEs la cualidad que permite identificar el instrumento que produce un sonido, debido a la frecuencia.