ondas y movimientos oscilatorios

ACUSTICAGabriel Data

Guillermo Jardón

Data - Jardón Escuela de Música UNR

Acústica

• Rama de la física que estudia el sonido desde diferentes

aspectos

• La forma de producción (las fuentes sonoras)

• Transmisión en diferentes medios (fenómenos

asociados)

• Características de su percepción (objetivas y subjetivas)

RAMA OBJETO DE ESTUDIO

Acústica física Análisis de los fenómenos sonoros mediante modelos físicos y matemáticos

Psicoacústica Estudio de las sensaciones evocadas por los sonidos y sus diferentes parámetros

Acústica musical Estudio de los instrumentos musicales, las escalas, los acordes, etc.

Acústica arquitectónica Estudio de la acústica de salas y su influencia sobre la escucha de la palabra y la música

Bioacústica Estudio del efecto de los sonidos sobre los seres vivos y de los sonidos producidos por éstos

Acústica fisiológica Estudio del funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja hasta la corteza cerebral

Acústica ultrasónica Estudio del sonido inaudible de alta frecuencia y sus aplicaciones

Acústica Subacuática Estudio del sonido en el agua y sus aplicaciones

Macroacústica Estudio de sonidos extremadamente intensos (explosiones)

Acústica estructural Estudio del sonido que se propaga por las estructuras de forma de vibraciones

Acústica fonética Análisis de las características del habla y sus aplicaciones

Mediciones acústicas Técnicas de medición de diversos parámetros acústicos (frecuencia, intensidad, espectro, etc.)

Ondas y movimientos oscilatorios


Onda Mecánica• Perturbación que se propaga por un medio material

elástico con una velocidad que depende de las

condiciones físicas del mismo.

• El medio se deforma y recupera (vibrando) al paso

de la onda

• Pulso (una sola perturbación)

• Tren de ondas (perturbaciones sucesivas)


Propagación de una onda mecánica

• Necesita de un medio material para propagarse

• La materia en todos sus estados (fases) se compone de pequeñas partículas llamadas “moléculas”

• En ausencia de una perturbación el medio se encuentra en equilibrio

• Equilibrio ≠ Reposo


Sólidos• Las moléculas realizan movimientos vibratorios

alrededor de centros mas o menos fijos formando un retículo molecular


Líquidos• Las moléculas realizan movimientos vibratorios

alrededor de centros con mayor libertad pero

permanecen a distancias relativamente fijas


Gases• Moléculas con mayor capacidad de movimiento.

• Describen trayectorias rectilíneas hasta que chocan con otras o con las

paredes.

• Equilibrio dinámico = estadísticamente hay tantas que se mueven en una

dirección como en la contraria


Velocidad de propagación de una onda mecánica

• Al introducir una perturbación en un medio en equilibrio,

esta no afecta a todas las partes del medio

inmediatamente

• Se propagará por el medio a una velocidad determinada

• La velocidad de propagación depende de las

propiedades físicas del medio, independientemente de

las condiciones que le dieron origen.


Propagación de una ondaONDAS TRANSVERSALES

Las partículas del medio se desplazan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda


Propagación de una ondaONDAS LONGITUDINALES

Las partículas del medio se desplazan en dirección colineal a la de propagación


Propagación de una ondaONDA TORSIONAL

• Las partículas del medio giran en un plano perpendicular

a la dirección de propagación de la onda


Las partículas del medio oscilan alrededor de una posición de reposo

NO HAY TRANSPORTE DE MATERIA SINO DE ENERGÍA


Velocidad de propagación

• Transversal

T: Tensión µ: Densidad lineal.

• Longitudinal

En fluidos, B: Módulo de compresibilidad; ρ: Densidad

(volumétrica)

v = Tµ

v = Bρ

v = Yρ


Repaso• Onda: perturbación que se propaga desde un punto del espacio

• No transporta materia sino energía

• Onda mecánica: necesita de un medio material elástico para propagarse

• En medios isótropos, la velocidad de propagación es constante en todas las direcciones

• Transversales: las partículas se desplazan en dirección perpendicular a la de

propagación

• Longitudinales: las partículas de desplazan en dirección colineal a la de propagación

• Torsionales: las partículas describen un arco de circunferencia o un giro en un plano

perpendicular a la dirección de propagación


Movimientos oscilatorios

• Movimiento de un cuerpo (o partícula) alrededor de un punto de reposo

• Movimientos oscilatorios elementales: MAS (movimiento armónico simple) y MCU (movimiento circular uniforme)

Movimientos oscilatorios


Magnitudes del MAS y MCU• Período (T): Tiempo en realizar una oscilación

[T] = segundo

• Frecuencia (f): Cantidad de oscilaciones por segundo

[f] = Hz = cps =1/seg

• En MCU también se expresa la frecuencia en rpm

• Amplitud (A): máximo desplazamiento de la partícula respecto a su posición de reposo


Magnitudes de los MAS y MCURelación entre período y frecuencia

EL PERIODO DEBE ESTAR EN SEGUNDOS PARA

QUE LA FRECUENCIA RESULTE EN Hz

T =1f

f = 1T


Ecuación del MAS

y = A.sen(2π ft +ϕ ) = A.sen(2πTt +ϕ )

f = frecuencia

T = Período

A = Amplitud (máximo desplazamiento de la partícula respecto

a su punto de reposo)

= fase inicialϕ


Forma de Onda


Longitud de Onda• Cuando una onda periódica se propaga por un medio material, algunas

partículas del mismo realizarán el mismo movimiento al mismo tiempo.

• Longitud de onda (λ): distancia entre dos partículas sucesivas del medio que se mueven “en fase”

Período y Longitud de Onda

x

Cuerda Aire

T

x

λ λ


Parámetros• Período (T) [T] = segundo

Tiempo que tarda una partícula (o un cuerpo) en realizar una oscilación

• Frecuencia (f) [f] = Hz

Cantidad de oscilaciones que realiza una partícula por segundo

• Longitud de onda (𝝀) [𝝀] = m

Distancia entre dos partículas sucesivas del medio que se mueven EN FASE

Distancia recorrida por la perturbación en un tiempo igual al Período T

• Velocidad de propagación (de la onda) (v) [v] = m/s

Velocidad con la que la perturbación se propaga por el medio


Relación entre magnitudes• Sea v la velocidad de propagación de una onda periódica en un

medio determinado

• Entonces resultará que

• Donde [v]=m/s; [f]=Hz; [T]=seg. y λ=metros

v = 𝜆.f = 𝜆/T

ondas y movimientos oscilatorios

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