El sonido: una onda longitudinal
Te gusta la música?, en esta actividad analizaremos desde el punto de vista de la física: las notas musicales, la diferencia entre un sonido grave o agudo, como se distingue un vibrato, que es el timbre, y como puede un fisico usar su vista para analizar la música electrónica.
Cuando el guitarrista toca las cuerdas de su guitarra hace vibrar las partículas de aire que la rodean. Primero estas se separan, disminuyendo la presión (el aire se enrarece) y después al volver la cuerda hacia su posición original, se comprimen aumentando la presión.
La vibración de la cuerda se propaga por el aire en forma de separaciones y compresiones de sus partículas produciendo ondas sonoras que transmiten la energía producida en la vibración.
Percibimos el sonido a través del oído. El oído transforma las vibraciones exteriores en impulsos nerviosos que envía al cerebro.
Además, el oído humano es capaz de localizar la fuente de donde procede el sonido debido a que, cuando el sonido llega desde un lado, alcanza a uno de los oídos antes que al otro. Con ese pequeño retraso, el cerebro es capaz de localizar la zona de donde procede el sonido.
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3. ¿Cómo se propaga el sonido?
El sonido es una "onda mecánica" que se propaga tridimensionalmente, es decir la "perturbación" llega a cualquier punto del espacio.
La velocidad de propagación de la perturbación dependerá de la proximidad de las partículas del medio y de sus fuerzas de cohesión. Así, la velocidad de propagación será mucho mayor en los sólidos que en los líquidos y, sobre todo, que en los gases.
El sonido no se propaga en el vacío.
A la presión normal de 1 atm y 20 ºC, en un ambiente seco, la velocidad del sonido es de 5600 m/s en el acero, 1460 m/s en el agua y 340 m/s en el aire.
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4. Características del sonido
El siguiente video muestra algunas de las características fundamentales del sonido
Los sonidos se diferencian unos de otros por sus cualidades fundamentales: Intensidad sonora, Duración, Timbre y la Frecuencia de la cual depende la altura o tono del sonido.
Cuando se tocan suavemente las cuerdas de una guitarra, le comunicamos poca energía y el sonido será débil. Si tocamos con más fuerza, se oirá el mismo sonido pero con mayor intensidad. Por lo tanto, la intensidad de sonido depende de la energía con que vibra las cuerdas de la guitarra.
Cuanto mayor sea la amplitud de la onda, (A), mayor será su intensidad. Por lo tanto, el sonido se oirá más fuerte.
b.-Duración. Es simplemente cuanto dura un sonido desde que lo comenzamos a percibir hasta que dejamos de escuchar sonido alguno.
c. Frecuencia,Tono o Altura
Si tocamos distintas teclas de un piano oímos sonidos (notas musicales) distintos, es decir son de distinto tono o frecuencia.Los tonos altos o agudos corresponden a vibraciones rápidas, con altas frecuencia.
Una cualidad importante del sonido es el tono o lo que es lo mismo la frecuencia, con la que vibran las partículas del medio.
Los tonos graves o bajos corresponden a vibraciones lentas, con frecuencias más bajas.
A través del timbre somos capaces de reconocer una misma nota musical interpretada por dos instrumentos distintos. Los sonidos de un mismo tono dependen de la forma y naturaleza de los elementos que entran en vibración.
Los instrumentos musicales no emiten sonidos puros (una sola onda) si no que emiten una mezcla de sonidos denominados armónicos que acompañan al tono fundamental.
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Eco
Otra característica del sonido es la Reflexión que origina el fenómeno conocido como Eco.
Una onda se refleja (rebota) cuando topa con un obstáculo que no puede traspasar ni rodear. En la reflexión, el ángulo de la onda reflejada es igual al ángulo de la onda incidente, por lo tanto si una onda sonora incide perpendicularmente sobre la superficie reflectante, esta se vuelve sobre sí misma.
Diferencia entre periodo y longitud de onda
Sabemos que en una gráfica de sonido, el eje vertical corresponde a la propiedad física (desplazamiento o presión) y el eje horizontal puede corresponder al tiempo y entonces la distancia entre 2 crestas sera el periodo
Pero cuando en el eje horizontal se representa el desplazamiento en la dirección de propagación de la onda, entonces la distancia entre 2 crestas corresponde a la longitud de onda.
Analiza la explicación en este video
Frecuencia y notas musicales
Música electrónica
Ahora sabemos como son las ondas sonoras y cuales son sus principales características, en el siguiente video podemos observar música electrónica, si eres aficionado a los videojuegos la vas a reconocer, pon mucha atención.Aplicaciones de la física del sonido en la medicina
El conocimiento de las características del sonido ha permitido fabricar instrumentos que han permitido a los padres ver a su futuro bebé, conocer su sexo, y revisar su estado de salud, como se muestra en el siguiente video.