Ondas

Ondas sonoras

Una onda sonora es una onda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido.

Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o casi periódica. Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica.

Modo de propagación

El sonido de las ondas sonoras, son ondas mecánicas elásticas longitudinales u ondas de compresión; Eso significa que; para propagarse precisan de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido) que transmita la perturbación y viaja más rápido en los sólidos, luego en los líquidos aún más lento en el aire, y en el vacío no se propaga. Es el propio medio que produce y propicia la propagación de estas ondas con su compresión y expansión. Para que pueda comprimirse y expandirse es imprescindible que éste sea un medio elástico, ya que un cuerpo totalmente rígido no permite que las vibraciones se transmitan. Así pues, sin medio elástico no habría sonido, ya que las ondas sonoras no se propagan en el vacío.

Además, los fluidos sólo pueden transmitir movimientos ondulatorios en que la vibración de las partículas se da en dirección paralela a la velocidad de propagación o lo largo de la dirección de propagación. Así los gradientes de presión que acompañan a la propagación de una onda sonora se producen en la misma dirección de propagación de la onda, siendo por tanto éstas un tipo de ondas longitudinales (en los sólidos también pueden propagarse ondas elásticas transversales).

Propagación en medios

Las ondas sonoras se desplazan también en tres dimensiones y sus frentes de onda en medios isótropos son esferas concéntricas que salen desde el foco de la perturbación en todas las direcciones. Por esto son ondas esféricas. Los cambios de presión p que tienen lugar al paso de una onda sonora tridimensional de frecuencia ν y longitud de onda λ en un medio isótropo y en reposo vienen dados por la ecuación diferencial:

Ondas sonoras generadas por un avión que posee una velocidad menor e igual a la del sonido.

Donde:

r es la distancia al centro emisor de la onda,

y c=ν•λ es la velocidad de propagación de la onda.

La solución de la ecuación, a grandes distancias de la fuente emisora se puede escribir como:

Donde:

 son respectivamente la presión de inicial del fluido y la sobrepresión máxima que ocasiona el paso de la onda.

En el caso de las ondas sonoras ordinarias, casi siempre son la superposición de ondas de diferentes frecuencias y longitudes de onda, y forman pulsos de duración finita. Para estas ondas sonoras la velocidad de fase no coincide con la velocidad de grupo o velocidad de propagación del pulso. La velocidad de fase es diferente para cada frecuencia y depende al igual que antes de la relación c=ν•λ. El hecho de que la velocidad de fase sea diferente para cada frecuencia, es responsable de la distorsión del sonido a grandes distancias.

ONDAS

Una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía.

La propiedad del medio en la que se observa la particularidad se expresa como una función tanto de la posición como del tiempo . Matemáticamente se dice que dicha función es una onda si verifica la ecuación de ondas:

donde v es la velocidad de propagación de la onda.

Por ejemplo, ciertas perturbaciones de la presión de un medio, llamadas sonido, verifican la ecuación anterior.

ELEMENTOS DE UNA ONDA

• Cresta: La cresta es el punto más alto de dicha amplitud o punto máximo de saturación de la onda.
• Período: El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente.
• Amplitud: La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.
• Frecuencia: Número de veces que es repetida dicha vibración. En otras palabras, es una simple repetición de valores por un período determinado.
• Valle: Es el punto más bajo de una onda.
• Longitud de onda: Distancia que hay entre dos crestas consecutivas de dicho tamaño.

ONDAS MECANICAS

Una onda mecánica es una perturbación de las propiedades mecánicas (posición, velocidad y energía de sus átomos o moléculas) que se propaga a lo largo de un material. Todas las ondas mecánicas requieren:

1.   Alguna fuente que cree la perturbación.

2.   Un medio que reciba la perturbación.

3.   Algún medio físico a través del cual elementos del medio puedan influir uno al otro.

El sonido es el ejemplo más conocido de onda mecánica, que en los fluidos se propaga como onda longitudinal de presión. Los terremotos, sin embargo, se forman como ondas elásticas que se propagan por el terreno.

Por otra parte, las ondas electromagnéticas no son ondas mecánicas, pues no requieren un material para propagarse, ya que no consisten en la alteración de las propiedades mecánicas de la materia y pueden propagarse por el espacio libre (sin materia).

La acústica es una rama de la física interdisciplinaria que estudia el sonido, infrasonido y ultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a través de la materia (tanto sólida como líquida o gaseosa) (no se propagan en el vacío) por medio de modelos físicos y matemáticos. A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o reproducción del sonido.

La acústica considera el sonido como una vibración que se propaga generalmente en el aire a una velocidad de 343 m/s (aproximadamente 1 km cada 3 segundos), ó 1.235 km/h en condiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 20 °C).

Aeroacústica: generación de sonido debido al movimiento turbulento del aire.
Acústica (física): análisis de los fenómenos sonoros mediante modelos físicos y matemáticos.

Psicoacústica: estudia la percepción del sonido en humanos, la capacidad para localizar espacialmente la fuente, la calidad observada de los métodos de compresión de audio, etcétera.

Bioacústica: estudio de la audición animal (murciélagos, perros, delfines, etc.)
Acústica subacuática: relacionada sobre todo con la detección de objetos mediante el sonido sonar.
Acústica musical: estudio de la producción de sonido en los instrumentos musicales, y de los sistemas de afinación de la escala.
Electroacústica: estudia el tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación (micrófonos y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrado comprensión, etc.) amplificación, grabación, producción (altavoces) etc.
Acústica fisiológica: estudio del funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a la corteza cerebral.
Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones.
Macroacústica: estudio de los sonidos extremadamente intensos, como el de las explosiones, turborreactores, entre otros.