El documento trata sobre el tema del sonido y las ondas sonoras. Explica que el sonido se produce por perturbaciones periódicas en el aire que generan ondas sonoras longitudinales. Define conceptos como frecuencia, intensidad, efecto Doppler y velocidad del sonido. También describe brevemente las ramas de la acústica como aeroacústica, arquitectónica, fisiológica y musical.

1. SONIDO

2. Introducción de sonido
Cuando se produce una perturbación periódica en el aire, se
originan ondas sonoras longitudinales. Por ejemplo, si se golpea
un diapasón con un martillo, las ramas vibratoria emiten ondas
longitudinales y el oído las interpreta como sonido.
El término sonido se usa de dos formas distintas. Los fisiólogos
definen el sonido en término de las sensaciones auditivas
producidas por perturbaciones longitudinales en el aire. Para
ellos, el sonido no existe en un planeta distante. En física, por
otra parte, nos referimos a las perturbaciones por sí mismas y no
a las sensaciones que producen.

3. ONDAS SONORAS
El sonido es el resultado de una perturbación
que se propaga en un medio elástico.El exceso
de presión característico de la perturbación
descripta se denomina presión sonora. Este
tipo de movimiento en el cual no es el medio en
si mismo sino alguna perturbación lo que se
desplaza se denomina onda.

4. ONDA ACÚSTICA

ES EL FENÓMENO FISICO, CAUSADO POR LA

VIBRACION DE PARTÍCULAS DE AIRE
LIBERADAS EN EL ESPACIO, DESDE UNA
FUENTE SONORA, PRODUCIENDO
OSCILACIONES, LAS CUALES NOS PERMITEN
EL BELLO SENTIDO DE ESCUCHAR. ONDA
ACÚSTICA...UN LUGAR PARA ESCUCHAR...
CUANDO LA ONDA TIENE LUGAR EN UN

MEDIO LÍQUIDO O GASEOSO SE DENOMINA
ONDA ACÚSTICA

5. Onda sonora

Una onda sonora es aquella que transmite un
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 cuasiperiódica. Cuando
resulta audible, se llama onda sonora.

6. FRECUENCIA
La frecuencia de una onda sonora se define

como el numero de pulsaciones (ciclos) que
tiene por unidad de tiempo (segundo).La unidad
correspondiente a un ciclo por segundo es el
herzio (Hz).
 Las frecuencias mas bajas se corresponden
con lo que habitualmente llamamos sonidos
quot;gravesquot; , son sonidos de vibraciones lentas.
Las frecuencias mas altas se corresponden con
lo que llamamos quot;agudosquot; y son vibraciones
muy rapidas.

7. ESPECTRO DE FRECUENCIAS
El espectro es la representación de las frecuencias que componen
una señal de audio. El espectro se obtiene calculando la energía
que aporta cada frecuencia al sonido total. Normalmente la
representación no se hace en términos de energía
directamente, sino que se calcula el nivel (10Log) respecto a la
energía de referencia.
Con esto se obtiene el quot;Nivel espectralquot; expresado en dB.

8. LA VELOCIDAD DEL SONIDO
La velocidad del sonido se puede medir
directamente determinando el tiempo
que tardan las ondas en moverse a
través de una distancia conocida. En el
aire, a 0ºC, el sonido viaja a una
velocidad de 331 m/s (1087 ft/s).
La velocidad de una onda depende de la elasticidad
del medio y de la inercia de sus partículas. Los
materiales más elásticos permiten mayores
velocidades de onda, mientras que los materiales más
densos retardan el movimiento ondulatoria.

9. Para las ondas sonoras longitudinales en un alambre o
varilla, la velocidad de onda está dada por:
Y = Modulo de Young
P = Densidad
En un solido extendido:
S = Modulo de corte
B = Modulo de volumen
p = Densidad
En un fluido:

10. Para calcular la velocidad del sonido en un gas, el
módulo de volumen está dado por
Por lo tanto:
Ejemplo: Calcule la velocidad del sonido en una varilla de aluminio
El modulo de Young y la densidad del aluminio son:
Y= 68,900 Mpa = 6.89 x 1010 N/m2
p = 2.7 g/cm3 = 2.7 x 103 kg/m3
6.89x1010 N/m2
V= Y=
2.7 x 103 kg/m3
p

11. ONDAS SONORAS AUDIBLES
Cuando se estudian los sonidos audibles, los
fisiologos usan los terminos
fuerza(volumen), tono y calidad(timbre), pero
estas son magnitudes sensonriales, por lo tanto
subjetivas. Los fisicos deben trabajar con
definiciones explicitas medibles. Por lo tanto
estos terminos se relacionan con las propiedades
fisicas de la onda.
Efectos sensoriales Propiedad fisica
Fuerza (volumen) Intensidad
Tono Frecuencia
Calidad Forma de la onda

12. Las ondas sonoras constituyen un flujo de energía a
través de la materia.
La intensidad sonora es la potencia transferida por una
onda sonora a través de la unidad de área normal a la
dirección de la propagación.
I=P=W
A m2
Cuando la intensidad I1 de un sonido es 10 veces mayor
que la intensidad I2 de otro, se dice que la relación de
intensidades es de 1 Bel (B)
B = log I1 bels (B)
I2

13. Ejemplo:


14. TONO Y TIMBRE
El efecto de la intensidad en el oído humano se
manifiesta en si mismo como volumen.
La frecuencia de un sonido determina lo que el
oído juzga como el tono del sonido.
La calidad de un sonido se determina por el
numero y las intensidades relativas de los
sobretonos presentes. La diferencia en calidad o
timbre entre dos sonidos puede observarse en
forma objetiva analizando las complejas formas
de onda que resultan de cada sonido. Cuanto
mas compleja es la onda mayor es el numero de
armónicos que contribuyen a dicha complejidad.

15. EFECTO DOPPLER
El efecto Doppler se refiere al cambio aparente en la
frecuencia de una fuente de sonido cuando hay un
movimiento relativo de la fuente y del oyente
La unidad de frecuencia del Sistema Internacional es el hercio
o hertz (Hz) 1 Hz representa un ciclo (u onda) por segundo.
POR EJEMPLO:
Si uno esta cerca de la vía del ferrocarril y escucha el
silbato del tren al aproximarse, se advierte que el tono del
silbido es mas alto que el normal que se escucha cuando
el tren esta detenido. A medida que el tren se aleja, se
observa que el tono que se escucha es mas bajo que el
normal.

16. El origen del efecto Doppler se puede demostrar
gráficamente por medio de la representación de las
ondas periódicas emitidas por una fuente como
círculos concéntricos que se mueven en forma radial
hacia fuera
Representación grafica de ondas sonoras emitidas desde una fuente fija

17. Si la fuente se mueve a la derecha hacia un observador inmovil,
a medida que la fuente en movimiento emite ondas sonoras,
cada onda sucesiva se emite desde un punto mas cercano al
oyente.
Una longitud de onda mas pequeña produce una frecuencia de
ondas mayor, lo que aumenta el tono del sonido escuchado
por el oyente A
Ilustración del efecto Doppler . Las ondas frente a una fuente en
movimiento están mas cercanas entre si que las ondas que se

18. Podemos deducir una relación para predecir el cambio en la

frecuencia observada, cada onda se moverá a lo largo de una
distancia de una longitud de onda (ver figura)
Si la fuente se mueve a la derecha con una velocidad V°S la
nueva longitud de onda al frente será (ver figura)

19. La frecuencia f0 escuchada por un oyente inmóvil
y proveniente de una fuente en movimiento de
frecuencia fs’ está dada por:
(Fuente en
movimiento)
Donde V es la velocidad del sonido y Vs es la
velocidad de la fuente.
La velocidad de la fuente se considera + para velocidades
de acercamiento y – para velocidades de alejamiento.

20. El silbato de un tren emite un sonido de 400 Hz de frecuencia.
(a) ¿Cuál es el tono del sonido escuchado cuando el tren se mueve
con una velocidad de 20 m/s hacia un oyente inmóvil?
(b)¿Cuál es el tono escuchado cuando el tren se mueve alejandose del
oyente de la velocidad? Vel. Del sonido 340 m/s
(a)Puesto que el tren se aproxima al oyente, su vel. Vs es +
sustituyendo valores
1.36 x105
VFS (340m/s) (400Hz)
Fo = 425 Hz
=---------- = -------------------------------- = ---------------------
340m/s – 20 m/s
V-VS 360
(b) Ahora Vs representa una vel. De alejamiento, así que se debe
sustituir – 20 m/s en la ecuación
1.36 x 10 5
(340 m/s) (400 Hz)
Fo = ----------------------------------- 378 Hz
=- -------------------- =
340 m/s - (-20m/s) 360

21. Acústica
La acústica es una rama de la fisica 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). A efectos
prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión,
almacenamiento, percepción o reproducción del sonido.
El ultrasonido es una onda acústica cuya frecuencia
está por encima del límite perceptible por el oído
humano (aproximadamente 20.000 Hz). Algunos
animales como los delfines y los murciélagos lo utilizan
de forma parecida al radar en su orientación. A este
fenómeno se lo conoce como ecolocalización.
El infrasonido es utilizado por animales grandes como el elefante para
comunicarse en amplias distancias (unos pocos kilómetros) a la
redonda sin problema alguno

22. Las ramas de la acústica son, entre otras:
 Aeroacústica: generación de sonido debido al movimiento turbulento del aire.
 Acústica (física): análisis de los fenómenos sonoros mediante modelos físicos
y matemáticos.
 Acústica arquitectónica: estudio del control del sonido, tanto del aislamiento
entre recintos habitables, como del acondicionamiento acústico de locales
(salas de conciertos, teatros, etc.), amortiguándolo mediante materiales
blandos, o reflejándolo con materiales duros.
 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..