CONTENIDOS TEÓRICOS

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EMISIÓN, PROPAGACIÓN Y RECEPCIÓN DEL SONIDO


EMISIÓN Y PROPAGACIÓN


Para que se produzca un sonido se requiere la existencia de un cuerpo vibrante llamado "foco" (una cuerda tensa, una varilla, una lengüeta...) y del medio elástico transmisor de esas vibraciones, las cuales se propagan a su través constituyendo la onda sonora. En ocasiones, para imaginar cómo se produce una onda de este tipo se utiliza el símil mecánico que aparece representado a continuación.




Fuente tomada de: http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_05_06/io2/public_html/images/sonido/lw.gif


Si se hace vibrar horizontalmente la primera masa, las restantes se mueven a su vez, oscilando hacia adelante y hacia atrás, una tras otra, pudiendo ver así una onda que se desplaza a lo largo de la cadena de masas y muelles.



Fuente tomada de: http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_05_06/io2/public_html/images/sonido/tfl.gif



Este símil es una imagen rudimentaria de cómo se transmiten las ondas sonoras, pero nos permiten comprender que cuando un foco vibra en el aire, "obliga" a que las partículas de ese medio entren a su vez en vibración, siempre con cierto retraso con respecto a las anteriores. Su avance se traduce en una serie de compresiones o regiones donde las partículas del medio se aproximan entre sí en un momento dado y dilataciones o regiones donde las partículas estarán más separadas entre sí. Debido a que estas compresiones y dilataciones avanzan con la onda, podemos afirmar que una onda sonora es una onda de presión.



Fuente tomada de: http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_05_06/io2/public_html/images/sonido/u11l1c1.gif




Fuente tomada de: http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_05_06/io2/public_html/images/sonido/Lwave.gif



Como conclusión podemos afirmar que el sonido es una onda mecánica, porque necesita un medio para propagarse, y a su vez es longitudinal, ya que sus partículas vibran en la misma dirección en la que se propaga la onda, comprimiéndose y expandiéndose de forma alterna.



Ver vídeo emisión del sonido http://www.acienciasgalilei.com/videos/ondas/6onda%20sonora.wmv



LA VELOCIDAD DEL SONIDO


La velocidad a la que se propaga un sonido por un medio dependen de lo cercanas que estén las partículas que lo forman entre sí. Por eso el sonido viaja más rápido por un líquido, como el agua, que por un gas , como el aire, y mucho más rápido por un sólido, como los metales.



Fuente tomada de: http://cidta.usal.es/cursos/agua/modulos/Conceptos/uni_01/imagenes/u2c1s1f8.gif



El sonido se propaga por el aire a una velocidad aproximada de 300 metros por segundo en condiciones normales de  presión y temperatura, casi un millón de veces más lentamente que la luz, de ahí la diferencia entre la percepción visual del rayo y el sonido del trueno. En el agua el sonido se propaga con mayor velocidad, pero es monofónico y se oye principalmente por conducción ósea. Las materias duras también trasmiten el sonido, en este caso se habla de transmisión solidiana. Esto hace que sea tan difícil la insonorización de los pisos. Así pues, podemos afirmar que para que se transmita el sonido debe de haber un medio transmisor adecuado, como por ejemplo el aire (medio gaseoso) y no como sucede en el vacío.



La propagación en diferentes materiales  http://www.acienciasgalilei.com/videos/ondas/2onda-longitudinal.wmv  





Un ejemplo para demostrar que el sonido no se propaga por el vacío, es el experimento que encontramos en el parque de las ciencias de Granada. Se trata de una timbre eléctrico que se encuentra dentro de una cápsula de cristal en la que puede hacerse el vacío mediante una bomba neumática manual. Notaremos que conforme se va extrayendo el aire, el sonido deja de oírse.





LAS CUALIDADES DEL SONIDO


Un aspecto importante que debemos conocer para sensibilizar nuestros oídos a la escucha activa es la identificación de las cualidades sonoras.


  1. La intensidad: Nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil. Está determinado por la cantidad de energía de la onda. Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB). Esta cualidad la medimos con el sonómetro y los resultados se expresan en decibelios (dB). Depende de la amplitud de onda sonora, que a su vez depende de la energía empleada en crearla. También depende de la densidad del medio por donde se propaga la vibración.

  2. La duración: Esta cualidad está relacionada con el tiempo de vibración del objeto. Por ejemplo, podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc. Depende de la persistencia de la onda sonora en el tiempo.

  1. El timbre: Es la cualidad que permite distinguir la fuente sonora. Cada material vibra de una forma diferente provocando ondas sonoras complejas que lo identifican. Por ejemplo, no suena lo mismo un clarinete que un piano aunque interpreten la misma melodía. Dependen del número y de la intensidad de los armónicos (ondas secundarias) que acompañan al sonido fundamental.

  2. Altura o tono: Nos dicen si los sonidos son agudos o graves. Depende de la longitud de la onda y de la frecuencia, es decir, del mayor o menor número de vibraciones por segundo de la onda.


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PROPIEDADES DE LA PROPAGACIÓN DEL SONIDO



El sonido se comporta como un movimiento ondulatorio, y por tanto verifica las propiedades de este al igual que otros movimientos ondulatorios en la naturaleza, el más significativo es la luz.


  • Reflexión:


Es el cambio de sentido que sufre el sonido cuando incide sobre la superficie de otro medio distinto al de propagación. En general parte de esa energía es absorbida o transmitida por el medio y parte es reflejada. Esto depende de la naturaleza de dicho medio ( ejemplo, el corcho es un buen absorbente y el cemento no).


El eco es una manifestación común de la reflexión sonora. Se produce cuando se oye un sonido reflejado. Para que se produzca debe de existir un obstáculo vertical a una distancia del foco emisor como mínimo de 17 metros (teniendo en cuenta velocidad del sonido en el aire).



FUENTE TOMADA DE: http://www.porque.es/imagenes/eco.jpg

Cuando la distancia es menor de 17 metros, ambos sonidos se superponen ocasionándose el fenómeno de la reverberación.


Estos fenómenos son de gran importancia e influencia en la construcción de teatros y salas de conciertos.

FUENTE TOMADA DE: http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_08_09/io6/public_html/Imagenes/prim_reflex1.jpg



  • Refracción:


Se produce cuando el sonido atraviesa otro medio, desviando su trayectoria debido a la diferente velocidad de propagación (ejemplo, el sonido se propaga en el aire y penetra en el agua).


FUENTE TOMADA DE: http://fenomenosondulatorios4.files.wordpress.com/2011/06/reflexion-y-refracci-n.jpg



  • Difracción:


Se produce cuando el sonido incide durante su propagación sobre un obstáculo (rendija, esquina de un edificio,...) que, aunque no impide su avance, sí lo perturba. En determinadas ocasiones, las ondas superan los obstáculos “esparciéndose”.




FUENTE TOMADA DE :http://recursostic.educacion.es//bancoimagenes/ArchivosImagenes/DVD01/CD06/h7194_m.jpg

                 

Esta propiedad permite que oigamos sonidos cuyo foco no esta dirigido hacia nuestro oído, tales como los que se producen tras una puerta entreabierta, al doblar una esquina de la calle,...



  • Interferencias:


Se produce cuando se superponen en un mismo medio sonidos procedentes de distintos focos (ejemplo, varias personas hablando a la vez).


FUENTE TOMADA DE :http://www.preparatoriaabierta.com.mx/fisica-3/images/fisica_3_Completo_img_165.jpg

Cuando los sonidos emitidos son de igual amplitud y frecuencia puede producir zonas de silencio o de una intensidad doble (ejemplo, sala de los “secretos” de la Alhambra). Como caso particular se hallan las ondas estacionarias, que son aquellas que se producen por interferencias de unas ondas y las reflejadas en el medio de propagación (ejemplo, caja de resonancias de los instrumentos, ver resonancia).



FUENTE TOMADA DE: http://partner.cab.inta-csic.es/imagenes/interferencia.gif



ONDA ESTACIONARIA EN UNA CUERDA.

FUENTE TOMADA DE: http://1.bp.blogspot.com/_5gEjv6ZWSe8/S_mPe5_21BI/AAAAAAAAADk/XMKHzHUqg2w/s320/vientres+nodos+cuerda....JPG



  • Resonancia:


Permite que un sistema capaz de vibrar con la misma frecuencia que las ondas que sobre él inciden, entre así mismo en vibración por simpatía. Esto es aprovechado para utilizar la potencia sonora producidas gracias a cuerpos huecos (caja de violín, cajas de musica,...). En este fenómeno se basa la construcción de las cajas de resonancias particularmente de los instrumentos de cuerda y viento.



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Similar al fenómeno de la resonancia esta el de las oscilaciones forzadas. Se produce cuando oscila en un periodo que difiere de su periodo natural de oscilación.


Las cajas de resonancias, están destinadas a amplificar el sonidos de otras fuentes sonoras. A pesar de su nombre, muchas cajas de resonancias deben su vibraciones a oscilaciones forzadas. Son cuerpos huecos que contienen aire y este desempeña un importante papel. También influye la masa de la caja. Gracias a esto modifican el timbre de los instrumentos.


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  • Efecto Doppler:


Se produce cuando el emisor o el receptor están en movimiento uno con respecto al otro. Cuando esto es así, la frecuencia se modifica (ejemplo, el silbato de un tren cuando se esta acercando a nosotros y luego se aleja).


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Un caso particular sería cuando ninguna onda sonora puede avanzar por delante del emisor, agrupándose en un cono. Este fenómeno se le conoce como “romper la barrera del sonido”. A estas ondas se le llaman “ondas de Mach” (ejemplo, cuando un barco se mueve en la dirección y sentido de las olas pero superando la velocidad de éstas, quedando detrás una estela de forma cónica).


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RECEPCIÓN DEL SONIDO: FISIOLOGÍA DEL OÍDO HUMANO


El oído es el órgano receptor del sonido, el que recibe el movimiento ondulatorio que se propaga por el aire y lo transmite al centro receptor, que es el cerebro, responsable final de la conciencia del sonido. El oído se divide en tres partes: oído externo, medio e interno.


  • Oído externo: Cuando un objeto vibra, hace vibrar también al aire (partículas) que se encuentra alrededor hasta llegar al pabellón auditivo (la oreja). La misión de este es dirigir las ondas sonoras hacia el interior del oído mediante procesos de reflexión. Esta penetración se realiza a través del conducto o canal auditivo externo. El pabellón auditivo además de captar las vibraciones, también tiene como misión orientar a la persona que recibe el sonido con respecto de la posición del foco emisor.



FUENTE TOMADA DE:http://www.portalesmedicos.com/images/publicaciones/otitis_oido_anatomia.jpg



  • El oído medio: Tras el conducto auditivo, encontramos una membrana denominada tímpano que vibra cuando incide la primera onda sonora. Tras esta se encuentra el oído medio. En este, la velocidad de propagación cambia, ya que se pasa de un medio gaseoso (aire) a uno sólido (tímpano). Cuando el tímpano entra en vibración gracias a su elasticidad, trasmite su movimiento ondulatorio, por una parte, a una cadena de huesecillos llamados martillo, yunque y estribo, y por otra parte, al aire que se encuentra en esa cavidad, que a su vez se comunica con la faringe a través de la trompa de Eustaquio (esta comunicación es la que justifica la recomendación que se hace a los artilleros de que mantengan la boca abierta mientras están disparando). Al final de estos huesecillos se encuentra otra membrana denominada ventana oval que comunica con el oído interno. El resto de sonidos hacen vibrar a otra membrana que esta contigua a la oval y se denomina ventana redonda.



FUENTE TOMADA DE :http://usuarios.discapnet.es/ojo_oido/esquemas_cuerpo_humano/oido.jpg


  • Oído interno: Gracias a la ventana oval y la redonda, el sonido penetra en dos galerías con forma de caracol, de ahí su nombre, el caracol. En la cavidad superior e inferior hay un líquido llamado perilinfa. Ambas cavidades se encuentran separadas por una membrana que contiene otro líquido llamado endolinfa y que posee unas células que constituye el órgano de corti. La mayor parte de los sonidos entran por la ventana superior y pasan al medio líquido. En este trayecto se ponen en vibración también el órgano de corti, y es aquí donde se transforman las vibraciones en impulsos nerviosos que, conducidos por el nervio auditivo, llegan finalmente al cerebro. Una vez que desemboca el impulso sonoro en el cerebro, exactamente en el lóbulo temporal, concretamente en el fondo de la cisura de Silvio, tiene lugar la sensación consciente de sonido.


Vídeo explicativo del oído.

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Vídeo resumen de todo lo visto hasta ahora.

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