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Sonido
lunes, noviembre 08, 2010 | 
Publicado por
astrosabio |
Cuando en cierta región se produce un sonido, por ejemplo, cuando se emite un grito, esta trasmisión de energía se realiza por medio de vibraciones sucesivas del medio. Estas ondas que se producen reciben el nombre de ondas sonoras.
El sonido es, por tanto, la propagación de la energía por medio de ondas atreves de un medio material: solido, líquido o gaseoso. Si no hay medio material que transmita las ondas, no hay propagación del sonido. Ejemplo, en el espacio interplanetario, donde no hay aire ni otro elemento el sonido no se transmite.
Cada vez q un objeto vibra, produce cambios de presión en el medio que se encuentra pues al paso de las ondas las partículas se aglomeran o se separan entre si. La regiones en las cuales las partículas se agrupa o se aglomeran se llaman zonas de compresión, y las regiones en las cuales las partículas se separan se llaman zonas de rarefacción.
Esta descripción ilustra un resultado que habíamos establecido: las ondas sonoras son longitudinales, se compara el comportamiento de las espiras de un resorte en el que se propaga una onda longitudinal con el comportamiento de las partículas de un medio atreves del cual se propaga una onda sonora.
Si comparamos la rapidez de la propagación del sonido en dos materiales sólidos, encontramos que el sonido se propaga con mayor rapidez en los materiales cuya densidad es menor. Por ejemplo, la densidad del aluminio es menor que la densidad del hierro, por l tanto, el sonido se propaga con mayor rapidez en el aluminio. De la misma manera, el sonido se propaga con mayor rapidez en la glicerina que en el agua que en el agua puesto que la densidad de la glicerina es menor que la del agua.
En los gases, la rapidez del sonido depende de la temperatura de tal manera que a mayor temperatura la rapidez del sonido es mayor, por ejemplo, en el aire a 0 grados centígrados, la rapidez del sonido es 331m/s mientras que en el aire a 15 grados centígrados, la rapidez de propagación del sonido es 340m/s.
Escuchamos los sonidos cuando las vibraciones que viajan atreves del aire u otros materiales llegan a nuestros oídos. La mayoría de los animales perciben los sonidos de forma similar, por medio de los oídos ubicados en la cabeza. Pero algunos son diferentes. El grillo, por ejemplo, los tiene en las patas; el mosquito capta los sonidos con las antenas. Por supuesto, los sonidos no solo se pueden escuchar, sino que también se pueden producir con la voz. Las vibraciones, nuevamente, son la clave para producir sonidos. Cuando hablamos hacemos que vibren las bandas de tejidos que están en nuestra garganta. Estas emiten sonidos en el aire cuando espiramos.
El tono se relaciona directamente con la frecuencia del sonido. Se percibimos dos sonidos, uno más alto que el otro, al sonido mas alto que el otro, al sonido mas alto le hacemos corresponden mayor frecuencia.
Un osciloscopio nos permite ver el comportamiento de las ondas. Cuando conectamos un micrófono a un osciloscopio, el micrófono envía las ondas sonoras y este muestra una representación de las ondas recibidas.
Un diapasón es un instrumento metálico en forma de U que produce siempre un sonido de la misma frecuencia, cuando se golpea una de sus ramas. En la figura anterior, podemos apreciar ondas representadas en un osciloscopio cuando se producen dos ondas sonoras de frecuencias diferentes. A las ondas de mayor frecuencia les corresponde menor longitud de onda.
A cada nota de una octava de la escala musical, Do, Re, Mi, Fa, Sol, La, Si, le corresponde una frecuencia de la nota Do es menor que la frecuencia de la nota Re, la frecuencia de la nota Re es menor que la de la nota Mi y así sucesivamente. Por ejemplo, cuando se toca la nota Do central en el teclado de un piano se produce un sonido cuya frecuencia es 256 Hz. Si se pulsa la tecla La de la misma escala, la frecuencia es 440 Hz. Como la frecuencia de la nota La es mayor, la nota La es mayor, la nota La se percibe mas aguda que la nota Do. Si se pulsa la tecla Do de la octava inmediatamente mas alta, la frecuencia es de 512 Hz, es decir, que al pasar de una escala a la inmediatamente superior, la frecuencia de cada nota se duplica.
INTENSIDAD DEL SONIDO
La intensidad del sonido depende de la amplitud de la onda de tal manera que si percibimos dos sonidos, uno mas fuerte que el otro, el sonido más fuerte le corresponde mayor amplitud que el sonido más débil. Las ondas del sonido más fuertes transportan mayor energía.
Una medida que nos permite comparar si un sonido es mas fuerte que otro, es el nivel de intensidad. La unidad de medida del nivel de intensidad es el decibel (dB). El nivel de intensidad que puede percibir una persona varia entre el valor mínimo, o (dB) llamado umbral de audición y un valor máximo, 120 (dB) que constituye el umbral de de dolor.
Un decibelo es la decima parte de un bel, la unidad bautizada en honor a Alexander Graham Bell, el inventor del teléfono. La escala de decibelos es logarítmica, lo que implica un aumento de 10 dB incrementa el volumen diez veces. En otras palabras, un sonido de 130 dB es diez veces más fuerte que uno de 120 dB.
La intensidad con la cual percibimos un sonido depende de la distancia a la cual nos encontramos de la fuente que lo produce. Al alejarnos de una fuente sonora, percibimos que la intensidad disminuye. La disminución de la intensidad del sonido; a medida que nos alejamos de la fuente, se debe a dos factores: le medio de propagación absorbe parte de la energía emitida por la fuente y cuanto mas lejos nos encontremos de la fuente, la energía de las ondas se disminuye en un área cada vez mayor.
Por ejemplo, el sonido producido por un instrumento musical depende del proceso de construcción, del material utilizado, del tamaño, de la forma y del diseño.
La frecuencia de vibración depende de la tención a la cual se someten las cuerdas y de la masa de las mismas. En general, la voz de las mujeres es mas aguda que la voz de los hambres; sin embargo, las personas pueden simular otro timbre de voz cuando tensionan sus cuerdas vocales.
En el timbre de la voz, además de las cuerdas vocales, intervienen la faringe y las cavidades oral y nasal. El tamaño y la forma de la cavidad oral están determinados pro la posición de la lengua, los labios y el velo del paladar.
Apara que una onda se refleje en forma nítida, se requiere que la superficie sobre la cual inicie, la absorba en forma mínima, como suele ocurrir en las rocas de las montañas. El oído humano puede percibir el eco cuando el sonido inicial y el eco llegan a el con una diferencia de tiempo mayor que una decima de segundo.
La reflexión del sonido es bastante común en nuestra vida diaria. Cuando se producen múltiples reflexiones del sonido se pierde la claridad en la audición y los sonidos no se pueden distinguir por separado, caso en el cual se produce el fenómeno conocido como reverberación. En algunas iglesias y en edificios antiguos se pueden percibir este fenómeno. Las paredes de una sala de concierto a menudo están provistas de surcos para evitar la reverberación.
Pero si la fuente emisora esta en movimiento un sonido de frecuencia constante puede ser percibido mas agudo o mas grave según el movimiento existente entre un foco sonoro y el oyente, la explicación a este fenómeno se encuentra en el efecto doppler.
Cuando el foco emisor esta en reposo, un observador quieto percibe la misma frecuencia que la emitida por la fuente emisora, si el emisor se mueve hacia el oyente el sonido parece mas agudo por que el tiempo que percibe el observador entre un pico de la onda sonora y el siguiente se acorta, por lo tanto la frecuencia es mayor.Si la fuente se aleja, el sonido percibido es mas grave porque el número de ondas sonoras que llegan al oído por unidad de tiempo es menor.
El oído humano se divide en tres regiones: oído externo, oído medio y oído interno.
El oído externo capta los sonidos y los conduce por un conducto hasta el tímpano, que es una membrana que funciona como la membrana de un tambor y vibra con la recepción del sonido. Las vibraciones del tímpano se transmiten a una cámara llena de aire situada en el oído medio.
El oído medio esta provisto de tres huesecillos, unidos entre si: el martillo, el yunque, y el estribo, que transmite el sonido desde el tímpano hasta el oído interno.
Las vibraciones de los huesecillos llegan al oído interno. En esta parte pasan a un tubo en forma de espiral llamado cóclea, provisto se células sensibles a las vibraciones y de nervios que transforman las vibraciones en señales eléctricas las cuales son llevadas al cerebro, donde se identifican los sonidos.
En el interior de la laringe, se encuentran dos bandas de ligamentos tensos llamados cuerdas vocales que controlan le flujo de aire que entra y sale. En el movimiento de producirse la espiración del aire, las cuerdas vocales cierran la laringe causando diferencias de presión a ambos lados. Al pasar el aire, se separan las cuerdas, las cuales se vuelven a cerrar cuando este ha pasado. La repetición de esta acción genera una serie de vibraciones que dan lugar al sonido de la voz humana.
La frecuencia de vibración depende de la tención a la cual se someten las cuerdas y de la masa de las mismas. En general, la voz de las mujeres es mas aguda que la voz de los hambres; sin embargo, las personas pueden simular otro timbre de voz cuando tensionan sus cuerdas vocales.
En el timbre de la voz, además de las cuerdas vocales, intervienen la faringe y las cavidades oral y nasal. El tamaño y la forma de la cavidad oral están determinados pro la posición de la lengua, los labios y el velo del paladar.
El corazón contiene 4 cámaras en las cuales fluye la sangre. La sangre entra en la aurícula derecha y pasa a través del ventrículo derecho, el cual bombea la sangre a los pulmones donde ésta se oxigena. La sangre oxigenada es traída de nuevo al corazón por medio de las venas pulmonares que entran a la aurícula izquierda. De allí, la sangre fluye al ventrículo izquierdo, el cual la bombea hacia la aorta que distribuye sangre oxigenada a todas las partes del cuerpo.
El primer sonido cardíaco ("lub") se presenta cuando se cierran las válvulas auriculoventriculares
El segundo sonido cardíaco ("dup") ocurre cuando se cierran las válvulas semilunares
Durante el ciclo de los latidos cardíacos cuando se escucha el corazón con un estetoscopio, se pueden oír dos sonidos distinguibles. Estos sonidos del corazón generalmente se describen como un sonido "lup-dup" y se deben al cierre de las válvulas del corazón. Los sonidos cardíacos inusuales son denominados soplos.
1. SONIDO PRODUCIDO POR CUERDAS.
Cuando pulsas las cuerdas de cualquier instrumento de cuerda, se producen ondas que se propagan a lo largo de ella y se reflejan en sus extremos, formando lo que se conoce como ondas estacionarias.
Los músicos presionan las cuerdas contra el instrumento musical para acortar la longitud de la cuerda, pero mientras se trate de la misma cuerda, la rapidez de propagación no varía. Puesto que la longitud de la onda disminuye, la frecuencia aumenta. Es decir que en una cuerda, produce sonidos más agudos cuando menor es la longitud del segmento de cuerda que vibra.
Consideramos ahora dos cuerdas del mismo material cuyas longitudes son iguales pero una de ellas es más gruesa que la otra. En la cuerda más gruesa la rapidez de propagación es menor. Como pudimos apreciar en la anterior figura, la longitud de onda es igual en ambas cuerdas y la frecuencia es menor en la cuerda en la que las ondas se propagan con menor rapidez; es decir, en las cuerdas más gruesas, se producen sonidos mas graves.
Al afinar una guitarra, varia la tención da las cuerdas por medio de las clavijas de las cueles están provistas.
2. CUERDAS Y TUBOS SONORES:
Algunos instrumentos musicales se clasifican, de acuerdo con su construcción en instrumentos de cuerda y en instrumento de viento.
Para hacer sonar una flauta tenemos que soplar en su interior y el sonido emitido varia si tapamos unos u otros orificios. En todos los instrumentos de viento, el sonido se produce por la vibración de las partículas de la columna de aire encerrada en el tubo. En los instrumentos de viento, la vibración es producida por una lengüeta, como el clarinete o por los labios del intérprete como la trompeta. En estos instrumentos, las distintas frecuencias de vibración se obtienen al variar la longitud de la columna de aire en el interior del tubo. Los tubos de un instrumento musical pueden tener ambos extremos abiertos, como es el caso de la flauta o solo uno de los extremos abiertos.
4. INSTRUMENTOS DE VIENTO
La flauta es un instrumento de viento. Los músicos soplan por un agujero y hacen vibrar el aire dentro de ella. Produce un sonido puro, con una onda sonora de forma limpia. En otros instrumentos de viento, como el oboe y el clarinete, los ejecutan soplando a través se una lengüeta para hacer vibrar el aire.
5. INSTRUMENTOS DE PERCUCION
El gong es un instrumento de percusión que se toca con un macillo. Las ondas sonoras tienen un patrón irregular que escuchamos en forma de estruendo. Otros instrumentos de percusión
Son el tambor, el triangulo y el xilófono.
6. INSTRUMENTOS DE CUERDA
El violín es un instrumento de cuerda. Las cuerdas vibran por la acción de un arco. Producen un sonido complejo y “brillante” con barias armonías. Otros instrumentos de cuerda con arco son la viola y el contrabando. La guitarra y el arpa son instrumentos de cuyas cuerdas se tocan directamente con la mano para producir sonido.
EXPERIMENTACIÓN
Explicaremos el sonido mediante una serie de proyectos y experimentos. Cada proyecto aborda un aspecto diferente del sonido con un proyecto principal, soportado con barios experimentos sencillos. Al finalizar cada experimento se explica que ocurrió y su argumentación científica, este método será aplicado al procedimiento original de la exposición.
A. Como viaja el sonido
- Materiales:
Dos latas, abre latas, globos, banda de caucho, tijeras, sal y regla
- Pasos:
1. Retirar cuidadosamente los dos extremos de una lata vacía.
2. Cortar un globo en círculo, de manera tal que se pueda estirar sobre una superficie de la lata.
3. Ajustar el globo a la lata con el caucho.
4. Derramar un poco de sal sobre la superficie del globo.
5. Sostener la otra lata muy cerca de la otra lata y golpéala por uno de sus lados con la regla.
6. Observar como la sal se mueve sola.
-Por que funciona:
Las ondas sonoras que se generan al golpear la lata, hacen que el globo vibre. Las sal es muy liviana y se moverá en cuento la superficie del globo vibre.
B. Ondas sonoras
-Materiales: cinta, espiral
-Pasos:
1. Pega un extremo de la espiral a la pared
2. Sostén el otro extremo y estíralo
3. Empújalo hacia la pared y luego hálalo
4. Observa que le ocurre a la espiral en cuento es comprimida y estirada.
-Por que funciona:
Un impulso se transmite a lo largo de la pared y luego se devuelve. Si envías un impulso lento, observaras un impulso lento, observarías un patrón irregular de impulsos. Si aceleras el impulso, veras ondas que aparecen a lo largo de la espiral en diferentes intervalos. De este modo se transmiten las ondas sonoras. Cuando golpeas un objeto, este vibra empujando y halando el aire al su alrededor.
C. Escucha el Sonido
-Materiales: lápiz, dos vasos de icopor, cuerda larga, clip.
-Procedimiento:
1. Con un lápiz haz un hueco en el fondo del papel
2. Pasa uno de los extremos de la cuerda por el agujero de los vasos
3. Ata la cuerda a un clip en cada uno de los vasos
4. Dile a un amigo que tome un vaso y se aleje hasta que la cuerda se tiemple
5. Habla por el baso
-Por que funciona:
Cuando hablas por un vaso, el aire dentro del vaso vibra. Esto hace que los extremos del vaso, la cuerda y el otro vaso vibren. Las vibraciones las detecta el oído como sonidos.
D. Sonidos Musicales
-Materiales: 8 vasos o botellas vacías del mismo tamaño, agua, cuchara
-Procedimiento:
1. Por los 8 vasos o botellas en fila, sin que se toquen.
2. Llena el primer frasco de agua casi completamente, vierte agua en el siguiente frasco pero menos que en el primero, lo mismo con todos los vasos o botellas.
3. Golpea los vasos o botellas con la cuchara
4. Escucha los sonidos
5. Añade o saca agua hasta tener una escala regular de sonidos
-Por que Funciona:
Cuando golpeas el frasco, el vidrio vibra y produce un sonido. Un frasco lleno de líquido es más pesado que un frasco vacio. Un frasco pesado vibra más lentamente que uno liviano. Por tanto, cuando mas liquido haya en el frasco, más será el tono.
E. Botellas musicales
-Materiales: 3 botellas, agua.
-Pasos:
1. Vierte cuidadosamente agua en tres botellas a nivel es diferentes y ponlas en línea.
2. Sopla horizontalmente por las bocas de cada botella.
3. Escucha los diferentes tonos
-Por que Funciona:
Cuando mas corta la columna de aire dentro de la botella, mas rápido vibra el aire.
Cuando más agua tenga la botella cuando se sopla por esta, más alta es la nota.
F. Ociloscopio
Se llevara un ociloscopio para mirar la diferentes frecuencias de las voces de las personas
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