2: Movimiento ondulatorio

3: El sonido
1. Definición
  1. Onda mecánica y longitudinal
  2. Sensación experimentada por el órgano del oído.
    1. El oído externo recoge las ondas, que alcanzan al tímpano. Este vibra.
    2. El oído medio amplifica el sonido.
    3. El oído interno termina en el nervio auditivo. Las células auditivas transforman las vibraciones en impulsos eléctricos.
  3. Frecuencia inferior a 20 Hz: Infrasonidos
  4. Frecuencia mayor a 20.000 Hz: Ultrasonidos
    1. Aplicaciones
      1. Sónar
      2. Radar
      3. Ecografías
2. Fenómenos
  1. Velocidad de propagación
    1. Depende del medio, en especial su temperatura y humedad.
  2. Reflexión
    1. Eco
      1. Se distingue el sonido emitido del reflejado que regresa de nuevo.
    2. Reverberación
      1. Se superponen el sonido emitido y el reflejado. Sensación de que se alarga su duración.
  3. Intensidad y sonoridad
    1. Intensidad: Potencia por unidad de superficie.
      1. I = P/sn = E/t sn
    2. Sonoridad: Intensidad de la sensación sonora.
      1. β = 10 log Is/I0
  4. Pulsaciones
    1. Superposición de dos ondulaciones que difieren ligeramente en sus frecuencias.
    2. Intensificaciones y reducciones.
  5. Resonancia
    1. Aumento de amplitud de las vibraciones al someter a un cuerpo a vibraciones forzadas de frecuencia igual a su frecuencia natural.
  6. Difracción
    1. Refracción cuando el sonido se propaga a diferente velocidad en dos medios.
  7. Efecto Doppler
    1. Diferencia entre la frecuencia con la que un receptor recibe una onda y dicha onda cuando hay un movimiento del receptor y/o el emisor respecto del medio en que se propaga la onda.
3. Cualidades
  1. Tono
    1. Frecuencia mayor (sonido agudo) o menor (sonido grave).
  2. Timbre
    1. Distinción de una misma frecuencia producida por diferentes emisores. Color, calidad musical.
4. Contaminación acústica
  1. Puede provocar alteraciones
    1. Físicas
      1. Problemas de audición
    2. Psíquicas
      1. Estrés
Definición
1. Un movimiento ondulatorio es la propagación de una perturbación sin transporte de materia y con transporte de energía.
2. Se puede llamar también "onda"
Tipos de ondas
1. Armónicas
  1. La perturbación se propaga en un m.a.s.
2. Mecánicas
  1. Requieren un material para propagarse.
    1. Ej: Sonido.
3. Electromagnéticas
  1. Se pueden propagar en el vacío.
    1. Ej: Luz.
4. Longitudinales
  1. Las direcciones de la propagación y la perturbación son iguales.
    1. Ej: Sonido.
5. Transversales
  1. Las direcciones de propagación y perturbación son perpendiculares.
    1. Ej: Superficie del agua.
6. Unidimensionales
  1. Ej: Ondas que se propagan en una cuerda.
7. Bidimensionales
  1. Ej: Ondas circulares.
8. Tridimensionales
  1. Ej: Ondas esféricas.
Parámetros
1. Longitud de onda (λ)
  1. Distancia entre dos puntos consecutivos que se encuentran en el mismo estado de vibración. Medida en metros.
2. Periodo (T)
  1. Tiempo que tarda en propagarse una distancia igual a la longitud de onda. Medido en segundos-
3. Frecuencia (f)
  1. Número de oscilaciones por unidad de tiempo. Medida en hercios.
    1. f=1/T
4. Velocidad de propagación (vp)
  1. Velocidad de fase. Medida en m/s
    1. vp = λ/T = λf
5. Frecuencia angular (ω)
  1. Pulsación. Medida en rad/s
    1. 2pif = 2pi/T
6. Número de ondas (k)
  1. Número de longitudes de onda contenidas en 2pi metros.
    1. k = 2pi/λ
7. Amplitud (A)
  1. Valor máximo de la perturbación. Medida en metros.
Ecuación de ondas armónicas
1. y (x,t) = A sen ( ωt ± kx + φ0)
  1. Doble periodidicdad respecto a la posición y el tiempo
  2. ωt - kx ó ωt + kx según el sentido de la onda (relacionado con la variación del tiempo).
Energía e intensidad
1. La intensidad es la energía que se propaga en un movimiento ondulatorio.
  1. P = dEm/dt
    1. I = P/sn = P/4pir^2
  2. I1/I2 = r2^2/r1^2
    1. A1/A2 = r2/r1
      1. Atenuación
        Las ondas pierden amplitud porque la energía se reparte, no se pierde.
Fenómenos de las ondas
1. Reflexión
  1. Cambio de dirección de la onda cuando se encuentra con la superficie de separación entre dos medios, manteniéndose en el primero.
  2. Leyes de Snell
    1. 1. El rayo incidente, el reflejado y la normal a la superficie de separación están en el mismo plano.
    2. 2. El ángulo con el que se refleja el rayo es igual al que incide.
2. Refracción
  1. Canbio en la dirección de propagación de la onda, pasando ésta al segundo medio.
  2. Leyes de Snell
    1. 1. El rayo incidente, el refractado y la normal están en el mismo plano.
    2. 2. El ángulo con el que se refracta el rayo (r') se calcula:
      1. sen i/ sen r' = vi/ vr'
  3. Índice de refracción (adimensional)
    1. n = c/v
  4. Ley de Snell
    1. n1 sen i = n2 sen r'
    2. Ángulo límite
      1. Ángulo a partir del cual no hay refracción
        i = arcsen (n2/n1)
3. Difracción
  1. Cuando una onda llega a un obstáculo de las dimensiones de su longitud de onda se modifica su dirección de propagación. Los espacios libres se convierten en focos emisores secundarios.
4. Principio de Huygens
  1. Los puntos de un frente de onda se comportan como focos emisores de ondas propagadas en todas las direcciones, y el nuevo frente de onda es la envolvente de las ondas secundarias.
    1. Cada punto es un foco secundario de ondas de la misma frecuencia.
    2. Frente de onda: Lugar geométrico de los puntos que en un instante dado tienen el mismo estado de vibración.
5. Ondas estacionarias
  1. Superposición de dos ondas de sentidos opuestos.
  2. Formación de nodos (puntos que no vibran) y vientres (puntos de máxima amplitud)
6. Interferencias
  1. Constructivas: A=A1+A2
  2. Destructivas: A=A1-A2

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