8/7/2019 v ondas sonoras

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Física II

Abril 5 2011

ONDAS SONORAS

Objetivo

El alumno conocerá el mecanismo de transmisión del sonido. 

Las ondas sonoras son el ejemplo más importante de las ondas longitudinales, pueden viajar a través de

cualquier medio material con una velocidad que depende de las características de dicho medio.

A medida que una onda sonora se mueve a través de un medio, las partículas en el medio vibran

provocando cambios de presión y densidad a lo largo de la dirección de movimiento de una onda.

Los desplazamientos que ocurren como resultado de ondas sonoras implican desplazamientos

longitudinales de las moléculas respecto de su posición de equilibrio. Esto da por resultado una serie deregiones de alta y baja presión llamadas condensaciones y rarefacciones respectivamente.

Las ondas mecánicas longitudinales se dividen en tres rangos de frecuencias:

Ondas audibles que son las que caen dentro del rango de la sensitividad del oído humano (de 20 a

20,000 Hz)

Ondas infra sónicasson ondas longitudinales con frecuencias del rango audible, por ejemplo las de los

terremotos

Ondas ultrasónicas son aquellas con frecuencias por arriba del rango audible, se pueden generar, por

ejemplo, en cristales de cuarzo induciendo vibraciones al aplicar un campo eléctrico alternante.

Velocidad de las ondas sonoras

Las ondas sonoras son ondas de compresión que se mueven a través de un medio compresible, tal como

el aire. La región de aire comprimida que se propaga corresponde a una variación en el valor normal de

la presión en el aire. La rapidez de tales ondas compresibles del medio y de la inercia del mismo.

Si el medio comprensible tiene un módulo volumétrico y una densidad de equilibrio , la rapidez del

sonido es:

  

Haciendo una analogía con la ecuación de la velocidad en las cuerdas    

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En ambos casos la rapidez de la onda depende de una propiedad elástica del medio ( o F) y de una

propiedad de inercia del medio ( o µ).

De hecho la rapidez de todas las ondas mecánicas se describe por una expresión que toma la forma

general

 � 

En un sólido el módulo de Young reemplaza a :

  

Ejemplo

Encuentre la velocidad del sonido en el mercurio cuyo módulo es de 2.8 X10 a la 10 Pa y una densidad

relativa de 13.6

Ejercicios

1.-Si el dios nórdico del trueno golpea con su martillo el

extremo de una barra sólida de aluminio ¿a

qué velocidad se propaga un pulso longitudinal a lo largo de

la barra si la densidad del material es ?

2.- ¿Cuál es la rapidez del sonido en el agua si su módulo

volumétrico es de ?