Diapositiva Sonido 20 de julio Fisica

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Sonido
Ing. Javier Coronado Fernández 
Julio 2021
Adaptado por Abel
BIBLIOGRAFIA DE REFERENCIA: 
Física. 
WILSON, JERRY; ANTHONY J. BUFA; BO LOU
Sexta edición
PEARSON EDUCACIÓN, México, 2007
DEFINICION DE SONIDO
�Que es el Sonido?
El sonido es la propagación de las ondas mecánicas originadas por la vibración de un cuerpo
a través de un fluido o un medio elástico. Dichas ondas pueden o no ser percibidas por
los seres vivos, dependiendo de su frecuencia.
Las vibraciones perturban el aire produciendo regiones alternadas de alta presión llamadas
condensaciones y regiones de baja presión llamadas rarefacciones
Cuando las ondas mecánicas que viajan a través del aire llegan al oído, el tímpano (una
pequeña membrana) se pone a vibrar por las variaciones de presión. Al otro lado del tímpano,
pequeños huesos (el martillo, el yunque y el estribo) llevan las vibraciones oído interno donde
son recogidas por el nervio auditivo.
Espectro de Frecuencia del sonido
� Región audible: Las características del oído limitan la percepción del
sonido. Solo las ondas de sonido con frecuencias entre
aproximadamente 20 Hz y 20 kHz (kilohertz) inician impulsos nerviosos
que son interpretados como sonido por el cerebro humano. Este
intervalo de frecuencias se conoce como región audible del espectro
de frecuencia del sonido. La audición es mas precisa en el intervalo
de 1000 a 10 000 Hz, con el habla principalmente en el intervalo de
1000 a 4000 Hz.
� Infrasonido: Las frecuencias menores de 20 Hz están en la región
infrasónica. Las ondas en esta región, que los humanos no pueden oír,
se encuentran en la naturaleza. Las ondas longitudinales generadas
por sismos tienen frecuencias infrasónicas, y usamos esas ondas para
estudiar el interior de la Tierra. Las ondas infrasónicas, o infrasonido,
son también generadas por el viento y los patrones del clima.
� Ultra Sonido: Por arriba de 20 kHz se tiene la región ultrasónica. Las
ondas ultrasónicas pueden ser generadas por vibraciones de alta
frecuencia en cristales. Las ondas ultrasónicas, o ultrasonido, no
pueden ser detectadas por los seres humanos, pero pueden serlo por
otros animales
LA RAPIDEZ DEL SONIDO
La rapidez con que una perturbación se mueve en un medio, depende
de la densidad y elasticidad del medio. Por lo que diferentes medios,
darán diferentes velocidades de propagación del sonido.
Los solidos son, en general, mas elásticos que los líquidos, que a la vez
son mas elásticos que los gases. En un material altamente elástico, las
fuerzas restauradoras entre los átomos o las moléculas ocasionan que
una perturbación se propague mas rápido. Así, por lo general la rapidez
del sonido es entre 2 y 4 veces mas rápida en solidos que en líquidos, y
de entre 10 y 15 veces mas rápida en solidos que en gases como el aire
� la rapidez del sonido depende generalmente de la temperatura del 
medio. Por ejemplo, en el aire seco la rapidez del sonido es de 331 
m/s (aproximadamente 740 mi/h) a 0°C. la rapidez del sonido en el 
aire aumenta en aproximadamente m/s por cada grado Celsius 
arriba de 0°C. Asi, una buena aproximación para la rapidez del 
sonido
� Ejercicio:
Durante una tarde de tormenta, un estudiante de física se encuentra viendo por la ventana
como caen los rayos a lo lejos, por lo anterior decide calcular la distancia a la cual caen los
rayos. el estudiante toma su cronometro y esta atento al momento en el que se da un destello y
empieza a tomar el tiempo desde que lo ve, hasta que se escucha el trueno. El estudiante se da
cuenta que en promedio el tiempo que tarda en escucharse el trueno es de 2.56 segundos. Si la
temperatura ambiente de dicho día es de 24 grados centígrados. A que distancia están
cayendo los rayos?
Una aproximación aceptable para la 
velocidad del sonido, puede ser 1/3 de km, 
quiere decir que el sonido avanza 1 km cada 
3 segundos.
La velocidad aproximada es de 333.33 m/s
A que distancia nos da la tormenta utilizando 
esta aproximación?
https://www.youtube.com/watch?v=k7b1n1MLnBQ
Intensidad del sonido 
� El movimiento ondulatorio implica la propagación de energía. La razón de la transferencia de
energía se expresa en términos de intensidad, que es la energía transportada por tiempo unitario a
través de un área unitaria. Como la energía dividida entre tiempo es potencia, la intensidad es
potencia dividida entre área
� Considere una fuente puntual que emite ondas esféricas de sonido, Si no hay perdidas, la
intensidad del sonido a una distancia R desde la fuente es donde P es la potencia de la fuente y
4πR2 es el área de una esfera de radio R, a través de la cual la energía del sonido pasa
perpendicularmente
� La intensidad de una fuente puntual de sonido es por lo tanto inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia desde la fuente (relación de cuadrado inverso).
� Una buena forma de entender intuitivamente esta relación de cuadrado inverso consiste en fijarse
en la geometría de la situación, cuanto mayor sea la distancia desde la fuente, mayor será el área
sobre la cual se dispersa una cantidad dada de energía sónica, y entonces menor será su
intensidad.
Intensidad del sonido (ii)
La energía emitida por una fuente puntual se dispersa igualmente en todas direcciones. Como la
intensidad es potencia dividida entre el área, I= P/A = P/4πR2 donde el área es la de una superficie
esférica. Por lo tanto, la intensidad decrece con la distancia desde la fuente según 1/R2 (la figura no
esta a escala).
Cuanto mayor sea la distancia
desde la fuente, mayor será el área
sobre la cual se dispersa una
cantidad dada de energía sónica,
y entonces menor será su
intensidad. (Imagine que tiene que
pintar dos paredes de áreas
diferentes. Si tuviese la misma
cantidad de pintura para usar en
cada una, tendría que aplicarla
menos espesamente sobre la
pared mayor.) Como esta área
aumenta como el cuadrado del
radio R, la intensidad decrece
correspondientemente, esto es,
según 1/R2.