Fundamentos de Física: Energía, Ondas y Propagación del Sonido

Física: Energía de las Ondas

Movimiento Ondulatorio y Vibratorio

• Movimiento ondulatorio: Se observa con una lámina de acero separándola de la posición inicial y viendo cómo hace un movimiento de vaivén hacia uno y otro lado de la posición de equilibrio, o tomando una bola de acero con dos muelles, desviando la esfera de su posición y observando su movimiento al soltarla.
• Movimiento vibratorio: Es un movimiento periódico de un punto material en torno a una posición de equilibrio.
• Onda: Propagación de un movimiento vibratorio en un medio físico; propaga la energía cinética, pero no materia.

Clases de Ondas

• Mecánicas: Necesitan un medio material para propagarse (agua, aire, cuerda).
• Electromagnéticas: No requieren medio material para propagarse, pudiéndose mover en el vacío (ej. rayos X).
• Longitudinales: Oscilan en la misma dirección que la propagación de la onda (ej. sonido).
• Transversales: Vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda (ej. ola).

Parámetros de las Ondas

• Periodo (T): Es el tiempo que tarda el punto vibrante en realizar una oscilación completa; se mide en segundos.
• Frecuencia (f): Número de vibraciones completas realizadas por el punto vibrante en la unidad de tiempo. Se mide en hercios (Hz) o vibraciones por segundo.

Sonido

Es una onda mecánica y longitudinal que tiene su origen en la vibración de un cuerpo.

Cualidades del sonido:

• Intensidad: Permite clasificar los sonidos en fuertes y débiles; se mide en W/m² y dB.
• Tono: Diferencia un sonido agudo de uno grave.
• Timbre: Diferencia sonidos del mismo tono y frecuencia producidos por distintos instrumentos.

Velocidad del sonido: Es constante en un medio material homogéneo. En el aire, es de 340 m/s.

Reflexión y Refracción

Son dos fenómenos acústicos que afectan a la propagación del sonido:

• Reflexión: Una onda se refleja cuando llega a un obstáculo, choca y regresa en sentido contrario (misma velocidad, distinta dirección). Esto produce el eco, que permite escuchar un sonido por segunda vez cuando es intenso y está alejado a una distancia mínima del foco emisor (17 m). También se puede producir la reverberación, la cual provoca una prolongación del sonido impidiendo una audición nítida.
• Refracción: Una onda se refracta cuando pasa de un medio a otro, siendo la velocidad de propagación y la longitud de onda distintos en los dos medios.

Luz

Es una onda transversal electromagnética que se propaga en el vacío y en el aire con una velocidad constante de 300.000 km/s.