Diferencia entre revisiones de «Ondas Longitudinales: Sonido»
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== Sonido en gases y sólidos == |
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El sonido puede viajar por cualquier gas, líquido o sólido. |
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Un ejemplo de sonido a través de un sólido es cuando escuchamos la música al otro lado de una pared. Las ondas sonoras más sencillas son las senoidales, ya que tienen frecuencia, amplitud y longitud de onda especificadas. |
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El oído humano es sensible a frecuencias de 20Hz a 20000Hz. |
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Las ondas sonoras se dispersan en todas las direcciones a partir de la fuente. |
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== Desplazamiento, presión y densidad == |
== Desplazamiento, presión y densidad == |
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El desplazamiento instantáneo de una partícula en el medio en una posición <math>x</math> y en un tiempo <math>t</math> está dada por |
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<math>y(x,t)=A\cos(kx-wt)</math> |
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donde <math>A</math> se conoce como amplitud de desplazamiento. Esta onda se propaga en dirección del eje <math>x</math> positivo. |
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Las ondas sonoras también pueden describirse en términos de presión, la cual fluctúa por arriba y por debajo de la presión atmosférica. El oído humano y muchos otros dispositivos funcionan detectando estos cambios de presión, está dada |
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<math>p(x,t)=BkA\sin(kx-wt)</math> |
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La cual expresa la cantidad de presión en la que la presión en la onda difiere de la presión atmosférica y donde <math>B</math> es el módulo volumétrico. |
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Como podemos ver, las funciones que describen la presión y el desplazamiento, están desfasadas un cuatro de ciclo. Cuando el desplazamiento es máximo, la fluctuación de presión es cero y viceversa. |
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Observe también que los puntos de compresión (puntos de máxima presión y densidad) y las expansiones (puntos de mínima presión y densidad) son puntos de desplazamiento cero. |
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En los puntos de compresión las partículas se agolpan por lo que la densidad aumenta y en los puntos de expansión las partículas se separan, por lo que la densidad disminuye. |
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== Velocidad de la onda sonora: dependencia con la temperatura == |
== Velocidad de la onda sonora: dependencia con la temperatura == |
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La velocidad de las ondas en un medio depende de la compresibilidad y de la densidad de este. Si es un líquido o un gas tiene un módulo volumétrico <math>B</math> y densidad <math>\rho</math>. |
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La rapidez de una onda en este medio es <math>v=\sqrt{B \over \rho}</math> |
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La velocidad de las ondas también depende de la temperatura del medio. La relación de la rapidez y la temperatura del aire, para sonido que viaja a través del aire es |
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<math>v=331\sqrt{1+ {T_c \over 273}}</math> |
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donde 331 es la rapidez del sonido en el aire a 0°C y <math>T_c</math> es la temperatura en grados Celsius. |
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== Onda sonora tridimensional, onda sonora bidimensional == |
== Onda sonora tridimensional, onda sonora bidimensional == |
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== Intensidad de la onda == |
== Intensidad de la onda == |
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Revisión del 17:02 12 jun 2018
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Sonido en gases y sólidos
El sonido puede viajar por cualquier gas, líquido o sólido.
Un ejemplo de sonido a través de un sólido es cuando escuchamos la música al otro lado de una pared. Las ondas sonoras más sencillas son las senoidales, ya que tienen frecuencia, amplitud y longitud de onda especificadas.
El oído humano es sensible a frecuencias de 20Hz a 20000Hz.
Las ondas sonoras se dispersan en todas las direcciones a partir de la fuente.
Desplazamiento, presión y densidad
El desplazamiento instantáneo de una partícula en el medio en una posición y en un tiempo está dada por
donde se conoce como amplitud de desplazamiento. Esta onda se propaga en dirección del eje positivo.
Las ondas sonoras también pueden describirse en términos de presión, la cual fluctúa por arriba y por debajo de la presión atmosférica. El oído humano y muchos otros dispositivos funcionan detectando estos cambios de presión, está dada
La cual expresa la cantidad de presión en la que la presión en la onda difiere de la presión atmosférica y donde es el módulo volumétrico.
Como podemos ver, las funciones que describen la presión y el desplazamiento, están desfasadas un cuatro de ciclo. Cuando el desplazamiento es máximo, la fluctuación de presión es cero y viceversa.
Observe también que los puntos de compresión (puntos de máxima presión y densidad) y las expansiones (puntos de mínima presión y densidad) son puntos de desplazamiento cero.
En los puntos de compresión las partículas se agolpan por lo que la densidad aumenta y en los puntos de expansión las partículas se separan, por lo que la densidad disminuye.
Velocidad de la onda sonora: dependencia con la temperatura
La velocidad de las ondas en un medio depende de la compresibilidad y de la densidad de este. Si es un líquido o un gas tiene un módulo volumétrico y densidad .
La rapidez de una onda en este medio es
La velocidad de las ondas también depende de la temperatura del medio. La relación de la rapidez y la temperatura del aire, para sonido que viaja a través del aire es
donde 331 es la rapidez del sonido en el aire a 0°C y es la temperatura en grados Celsius.
