Fundamentos de Acústica y Movimiento Armónico Simple

Cualidades del Sonido

La intensidad del sonido está relacionada con su amplitud. Es la cualidad que permite clasificar un sonido como fuerte o débil.

El tono está relacionado con la frecuencia y es la cualidad que nos permite clasificar los sonidos en agudos o graves. El oído humano solo es capaz de oír frecuencias comprendidas entre 20 Hz y 20 kHz. Por debajo se encuentran los infrasonidos y, por encima, los ultrasonidos.

Intensidad de una Onda

Se define la intensidad de una onda como la energía que atraviesa por segundo la unidad de superficie colocada perpendicularmente a la dirección de propagación.

Puede definirse como la potencia por unidad de superficie y se mide en W/m². La intensidad (I) de una onda de frecuencia dada es proporcional al cuadrado de su amplitud. Se cumple que I₁/I₂ = R₂²/R₁² y A₁/A₂ = R₂/R₁. La intensidad disminuye proporcionalmente al cuadrado de la distancia al centro del emisor, fenómeno conocido como atenuación de la intensidad.

Ondas Estacionarias en Cuerdas

Para una cuerda fija por ambos extremos de longitud L, los extremos fijos actúan como nodos, por lo que se cumplirá: L = n · λ / 2. Como λ = v / f, entonces L = n · v / 2f. Así, obtenemos las frecuencias que dan lugar a ondas estacionarias, llamadas frecuencias armónicas.

Movimiento Oscilatorio

Cualquier sistema o cuerpo que se aparta de su situación de equilibrio tiende de nuevo a dicha situación mediante movimientos oscilatorios alrededor de la posición de equilibrio.

Tipos de oscilaciones:

• Libres: Si sobre el cuerpo no actúa ninguna fuerza disipativa, oscilará indefinidamente.
• Amortiguadas: Cuando actúa alguna fuerza disipativa, el sistema volverá a su situación de equilibrio, realizando oscilaciones cada vez más cercanas a dicha posición.

El movimiento oscilatorio más importante es el MAS (Movimiento Armónico Simple).

Movimiento Armónico Simple (MAS)

En casos en los que la fuerza es directamente proporcional al desplazamiento y de sentido contrario, el movimiento recibe el nombre de MAS. Toda partícula que oscila bajo la acción de fuerzas recuperadoras que sean proporcionales a la distancia respecto de la posición de equilibrio realiza un MAS. Se llama oscilador armónico a cualquier sistema que describe un MAS.

Principio de Superposición

Cuando una masa m está suspendida de dos resortes, está sometida a dos fuerzas recuperadoras; esto quiere decir que está animada por dos movimientos vibratorios distintos. Para resolver esto se aplica el principio de superposición: si una partícula está sometida simultáneamente a varios movimientos elementales independientes, el movimiento resultante se obtiene sumando vectorialmente dichos movimientos parciales.