Concepto de onda
Una onda es una perturbación que se propaga. Las ondas materiales
(todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico
para propagarse. El medio elástico se deforma y recupera vibrando
al paso de la onda.
La perturbación comunica una agitación a la primera partícula
del medio en que impacta-este es el foco de las ondas- y en esa partícula
se inicia la onda. La perturbación se transmite en todas las direcciones
por las que se extiende el medio con una velocidad constante (si el medio
es isótropo) y todas las partículas del medio son alcanzadas
con un cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar.
Perturbación
de una cuerda tensa
Tipos de Onda
Atendiendo a su naturaleza la onda puede precisar o no un medio material
para su propagación, esto las agrupa respectivamente en ondas mecánicas
y en ondas electromagnéticas.
Dependiendo de cómo se generan, es decir de la forma de oscilar
en el origen, tendremos ondas periódicas o no periódicas.
Dentro de las primeras se encuentran las ondas armónicas que corresponden
a vibraciones de tipo senoidal.
Podemos incluir una subdivisión según sea la dependencia
espacial de la función de onda y tendremos ondas que se propagan
en una, dos o tres dimensiones.
Otra consideración espacial se puede hacer atendiendo a la forma
del frente de onda que es la superficie definida por los puntos del medio
a los que llega la perturbación en el mismo instante. Los frentes
de onda mas conocidos corresponden a superficies esféricas, cilíndricas
y planas, estando todos sus puntos con el mismo valor de la fase
La onda plana cuyo frente de ondas es un plano, es la mas utilizada
por ser una buena aproximación de cualquier frente en puntos alejados
del origen. Su función de onda depende de una dimensión por
tanto por tanto corresponde al modelo básico de estudio
Analogías y diferencias entre ondas Mecánicas y Electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas a diferencia de las mecánicas,
no necesita de un medio para sus existencia
Las ondas electromagnéticas ocurren como consecuencia de dos
efectos: Un campo magnético variable genera un campo eléctrico
y un campo eléctrico variable produce un campo magnético.
Podemos introducir el concepto de onda mecánica como la propagación
de una perturbación en un medio material, aprovechando las propiedades
elásticas de dicho medio.
ONDAS MECÁNICAS
Clasificación: Longitudinales y trasversales: Analogías y diferencias; Superficiales
Ondas Transversales: La vibración asociada a la perturbación
tiene lugar en una dirección perpendicular a la de propagación
de la onda.
Ondas longitudinales: la vibración asociada a la perturbación
coincide en la misma dirección a la de propagación de la
onda
Las ondas transversales pueden ser polarizadas, es decir, el medio
puede imponer una de las posibles direcciones perpendiculares de vibracion
y eso las distingue de las longitudinales
Onda
transversal
Onda
longitudinal
Propagación de las ondas: Velocidad
Una perturbación de la superficie produce un desplazamiento de
todas las moléculas situadas inmediatamente debajo de la superficie.
Teniendo en cuenta las fuerzas que actúan sobre los elementos de
fluido: peso del fluido situado por encima del nivel de equilibrio y la
tensión superficial, se llega a una ecuación diferencial,
a partir de la cual se puede calcular la velocidad de propagación
de las ondas en la superficie de un fluido. El análisis de esta
situación es complicado, pero veremos con detalle una más
simple la propagación de las ondas transversales en una cuerda.
Características de las ondas longitudinales y trasversales:
Parámetros que la determinan
El movimiento ondulatorio transversal es aquél en el que la
dirección de propagación es perpendicular a la dirección
de vibración, tal como sucede en una cuerda, o las ondas electromagnéticas.
En el movimiento ondulatorio longitudinal coinciden la dirección
de vibración y de propagación, un ejemplo es el del sonido.
ONDAS SONORAS
Mecanismo de formación
Cuando una partícula se mueve desde un punto extremo, hasta el
otro y vuelve (pasando dos veces por la posición de equilibrio),
decimos que ha hecho una formación.
El sonido es el fenómeno físico que estimula el sentido
del oído. Un cuerpo solo puede emitir un sonido cuando vibra. Las
vibraciones son transmitidas mediante el aire en el tímpano, que
vibra y comunica estas vibraciones a través de un conjunto de pequeños
huesos en las ramificaciones del nervio auditivo.
El sonido no se transmite solo en el aire, sino en cualquier otro material,
sea gas, líquido o sólido, pero no se puede propagar en el
vacío.
La velocidad con que se propaga depende del material que sirve como
medio de transporte. Cualquier alteración de las propiedades del
material, como su temperatura, densidad, etc., hace variar la velocidad
de propagación
Velocidad del sonido en diferentes medios
La velocidad con que se propaga depende del material que sirve como
medio de transporte. Cualquier alteración de las propiedades del
material, como su temperatura, densidad, etc., hace variar la velocidad
de propagación.
Así, la velocidad del sonido en el aire seco a 0°C es de
331 m/s (medición de la Academia de Ciencias de París en
1882); por cada elevación de un grado de temperatura, la velocidad
del sonido en el aire aumenta en 0,62 m/s.
En el agua de mar a 8°C la velocidad del sonido es de 1435 m/s.
(mediciones de Colladon y Sturm en 1827). En los sólidos la velocidad
es del orden de los Km./s. Por ejemplo la velocidad en el acero es de 5
Km./s.
Cualquier sonido sencillo, como una nota musical, se puede describir
con tres características físicas: la frecuencia, la amplitud
y la forma de onda (o composición armónica). Vamos a ver
estas características.
Cualidades del sonido
El sonido es el fenómeno físico que estimula el sentido
del oído. Un cuerpo solo puede emitir un sonido cuando vibra. Las
vibraciones son transmitidas mediante el aire en el tímpano, que
vibra y comunica estas vibraciones a través de un conjunto de pequeños
huesos en las ramificaciones del nervio auditivo.
El sonido no se transmite solo en el aire, sino en cualquier otro material,
sea gas, líquido o sólido, pero no se puede propagar en el
vacío.
Recepción del sonido por el oído
Para lo relativo a la naturaleza del proceso fisiológico de
la audición de sonidos y la anatomía del mecanismo de audición
en personas y animales, Oído. En cuanto a las propiedades generales
de la producción y propagación de ondas vibracionales, entre
ellas las ondas de sonido, Movimiento ondulatorio; Oscilación.
CONTAMINACIÓN ACUSTICA
El ruido es una de las principales causas de preocupación entre la población de las ciudades, ya que incide en el nivel de calidad de vida y además puede provocar efectos nocivos sobre la salud, el comportamiento y actividades del hombre, y provoca efectos psicológicos y sociales. El incremento de los niveles de ruido ha crecido de forma desproporcionada en las últimas décadas y sólo en España se calcula que al menos 9 millones de personas soportan niveles medios de 65 decibelios (db), siendo el segundo país, detrás de Japón, con mayor índice de población expuesta a altos niveles de contaminación acústica.