La Física del La Física del SonidoSonido

Qué produce el sonido?Qué produce el sonido?

El sonido se produce cuando algo vibra.El sonido se produce cuando algo vibra. La vibración perturba el

aire a su alrededor

Esto causa cambios en la presión.

Estos cambios de presión se propagan constituyendo ondas de sonido.

Tipos de ondasTipos de ondasLas ondas sonoras son longitudinales.

No todas las ondas son longitudinales: las ondas en la superficie del agua generadas al tirar una piedra

son transversales

Ejemplos de ondasEjemplos de ondas

Transversales Desplazamiento

Dirección de la onda

desplazamiento

Dirección de la onda

Dirección de la onda

desplazamiento

Longitudinales

Características del sonidoCaracterísticas del sonido

•Se propaga en un medio material (aire, agua, gases)

v= f

•Amplitud, frecuencia, velocidad (aire 340 m/s, agua 1200 m/s)

Las tres componentes del Las tres componentes del sonido son:sonido son:

• Tono o altura: cuán grave o agudo es

• Intensidad: cuánto volumen tiene

• Timbre: cuál es su tonalidad

Tono FrecuenciaTono FrecuenciaV

aria

cion

es

de

Pre s

ión

Baja frecuencia

(sonido grave)Alta frecuencia (sonido agudo)

Tiempo

• Es el número de repeticiones (o ciclos) por unidad de tiempo.

•Se mide en Hertz (1 Hz es un ciclo por segundo).

Cuando la frecuencia del sonido se duplica decimos que estamos en una octava superior

Podemos oir en un rango de 10 octavas.

Frecuencias audiblesFrecuencias audibles

1Hz- 20 KHz

60 Hz- 45KHz

100 Hz- 60 KHz

50 Hz- 8 KHz

50 Hz- 20 KHz

200Hz- 150 KHz

Volumen IntensidadVolumen Intensidad

Esta relacionada con la amplitud

Pre

sió n

Tiempo

Para percibir un sonido como dos veces más intenso su intensidad debe ser 10 veces mayor.

La intensidad de sonido percibida se mide en escala logarítmica usando una unidad llamada decibel. (dB)

Los humanos no perciben la Los humanos no perciben la intensidad linealmenteintensidad linealmente

DecibelesDecibeles

Intensidad=Energía

Area * unidad de tiempo

Un sonido 10 veces más intenso 10 tiene 10 dB-11

W/m2

Un sonido 100 veces más intenso 10 tiene 20 dB-10

W/m2

Un sonido 1000 veces más intenso 10 tiene 30 dB-9

W/m2

Un sonido 10.000.000.000.000.000 veces más intenso 10 tiene 160 dB2

W/m2

Umbral de audición : 10 -12

W/m2

Ejemplos de intensidadEjemplos de intensidad

Situación Intensidad (en dB)

Susurro, bilbioteca 30 dB (muy silencioso)

conversación normal 60 dB (intrusivo)

fábrica 85 dB (molesto)

equipo de música a máximo volumen, camión recolector, petardos

100 dB (muy fuerte- daño auditivo con más de 8 hs.)

el cuerpo comienza a sentir vibraciones en bajas frecuencias

116dB (extremadamente fuerte)

primera fila en concierto de Rock, despegue de jets (60 mts) bocina de auto (1 mt)

120- 130 dB (máximo esfuerzo vocal)

Zona de lanzamiento de cohetes (sin protección auditiva)

140 dB DAÑO EXTREMO A CUALQUIER

FRECUENCIA Y TIEMPO

Timbre forma de ondaTimbre forma de onda

El timbre depende de la forma de la onda sonora. Es lo que distingue un instrumento de otro.

Las ondas sonoras son periódicas pero pueden tener distintas formas. Estas formas se logran por superposición de ondas sinusoidales. A la frecuencia más baja se la llama fundamental y a las más altas armónicos.

Las ondas de sonido causan cambios de presión sobre nuestro conducto auditivo

enviando impulsos nerviosos al cerebro

Por qué oímos lo que oímos?Por qué oímos lo que oímos?

Esquema del oídoEsquema del oído

Oído internoOído medioOído externo

Instrumentos musicalesInstrumentos musicalesUn instrumento musical es un sistema para

producir tonos placenteros (cultural).

Consiste en la combinación de uno o más sistemas resonantes capaces de producir uno o más tonos y de los medios para excitar estos

sistemas que están bajo el control de sus intérpretes.

Clasificación de los Clasificación de los instrumentosinstrumentos

Cuerda El cuerpo sonoro es una cuerda musical.

Viento El sonido es producido mediante la excitación deuna masa de aire.

Percusión El sonido es producido mediante la percusión directao indirecta.

Eléctricos El sonido es generado mediante la electricidad.

Instrumentos de cuerdaInstrumentos de cuerdaEl tono de una nota depende de:

-La longitud de la cuerda (cuanto mas larga mas grave)

-El grosor de la cuerda: Una cuerda gruesa vibra mas lentamente que una delgada, y produce una nota mas grave

-Tensión de la cuerda: Cuanto mayor es mayor rapidez y por tanto producirá una nota mas aguda

CAJA DE RESONANCIA

Clasificación de los Clasificación de los instrumentos de cuerdainstrumentos de cuerda

De cuerda frotada

De cuerda percutida

De cuerda pulsada

•Perforar sobre sus paredes orificios de tamaño y posición convenientes. Los orificios se controlan mediante los dedos o mediante claves (llamados de madera).

•Variar su longitud real mediante porciones del tubo que se conectan al tubo principal. Se utilizan tres procedimientos: la vara, las válvulas rotatorias y los pistones (llamados de metal).

Instrumentos de vientoInstrumentos de vientoLos instrumentos de viento son aquellos que contienen un volumen gaseoso capaz de producir sonido al ser convenientemente excitado.

trombón

trompeta

saxofón

Instrumentos de percusiónInstrumentos de percusión

Los instrumentos de percusión son aquellos que producen sonido cuando son excitados por

percusión.

Entonación definida

Instrumentos electrónicosInstrumentos electrónicos

El sonido, que se produce en algún generador natural, se amplifica utilizando la electricidad.

Con amplificación eléctrica

La electricidad produce la vibración inicial, la amplificación final y también produce las notas.

Sintetizadores

La voz humanaLa voz humana

La voz humana es producida en la laringe, cuya parte esencial, la glotis, constituye el verdadero órgano de fonación humano. El aire procedente de los pulmones, es forzado durante la espiración a través de la glotis, haciendo vibrar los dos pares de cuerdas vocales, que se asemejan a dos lengüetas dobles membranáceas. Las cavidades de la cabeza, relacionadas con el sistema respiratorio y nasofaríngeo, actúan como resonadores.

BibliografíaBibliografía

                                                           

goya.eis.uva.es/presentaciones2/Instrumentos%20musicales-Eduardo%20Agenjo.ppt , UNIVERSIDAD DE VALLADOLID

www.physics.odu.edu/hyde/Teaching/Fall04/Lectures/Phys332_Wk1.ppt OLD DOMINUM UNIVERSITY

http://faculty.washington.edu/chudler/facts.html UNIVERSITY OF WASHINGTON

www.tzemach.org/music/powerpoint/physics_of_sound.ppt

http://www.elementos.buap.mx/num44/htm/11.htm

www.physics.ubc.ca/~outreach/phys420/p420_06/Newton%20Lo/Sound.ppt UNIVERSITY OF BRITISH COLUMBIA

http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_05_06/io2/public_html/viento/clasificacion_viento.html

http://faculty.washington.edu/chudler/facts.html

http://www.elephantvoices.org/index.php?topic=how_comm

http://makeitlouder.com/Decibel%20Level%20Chart.txt

http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/Phys/Class/sound/u11l2b.html

http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/~acustica/comite/niveles.htm

http://www.lsu.edu/deafness/HearingRange.html