Propiedades y Fenómenos de las Ondas: Sonido, Clasificación y Características

Conceptos Fundamentales de las Ondas

Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto.

• Frecuencia (F): Número de vibraciones por unidad de tiempo (Hz). Representa cuántas veces sube y baja la onda.
• Amplitud (A): Máximo desplazamiento a uno u otro lado de la posición de equilibrio. Se refiere a la altura de la onda (m).
• Periodo (T): Tiempo en el cual una onda completa un ciclo (Seg).
• Longitud de onda (λ): Distancia entre crestas, valles o puntos sucesivos (m).

Simbología

• T = Periodo (Seg)
• W = Pulsación (rad/seg)
• A = Amplitud (m)
• λ = Longitud de onda (m)
• F = Frecuencia (Hz)
• V = Velocidad de propagación (m/s)
• K = Número de onda (rad/m)
• t = Tiempo (seg)
• x = Distancia

Clasificación de las Ondas

Las ondas se clasifican según varios criterios:

Según el Medio de Propagación

1. Ondas Mecánicas: Necesitan un medio material para propagarse (ej. sonido).
2. Ondas Electromagnéticas: No necesitan un medio material, pueden propagarse en el vacío (ej. luz).

Según el Número de Dimensiones

1. Unidimensionales: Se propagan en una dimensión (ej. onda en una cuerda).
2. Bidimensionales: Se propagan en dos dimensiones (ej. ondas en la superficie del agua).
3. Tridimensionales: Se propagan en tres dimensiones (ej. sonido, luz).

Según la Relación entre Vibración y Dirección de Propagación

1. Transversales: La vibración es perpendicular a la dirección de propagación (ej. ondas en una cuerda).
2. Longitudinales: La vibración es paralela a la dirección de propagación (ej. sonido).

Acústica

(Ver video para complementar la información)

• Las ondas sonoras se pueden transformar en ondas eléctricas.
• A mayor amplitud, mayor intensidad del sonido.
• Sonido agudo: Mayor frecuencia.
• Sonido grave: Menor frecuencia.
• Resonancia: Amplificación del sonido y traslación de las frecuencias.

El Sonido

El sonido se produce por la vibración de un medio elástico, que puede ser sólido, líquido o gaseoso.

Tipos de Sonido (Según Frecuencia)

El ser humano puede escuchar sonidos cuya frecuencia está entre 20 Hz y 20000 Hz.

• Infrasonido: 0 – 19 Hz.
• Sonido audible: 20 Hz – 20000 Hz.
• Ultrasonido: >20 kHz.

Características del Sonido

El sonido es una onda mecánica y longitudinal, donde el medio vibra debido a variaciones de presión.

Transmisión del Sonido

La velocidad de transmisión del sonido depende de la elasticidad del medio:

• Aire: 340 m/s (aproximado, a temperatura ambiente).
• Agua: 1450 m/s.

Velocidad del Sonido

La velocidad del sonido varía con la temperatura. A 0°C, es de 330 m/s, y aumenta 0.6 m/s por cada grado Celsius que aumenta la temperatura.

Propiedades del Sonido

Intensidad (Volumen - dB)

Es la energía sonora transportada por una onda por unidad de tiempo a través de una unidad de área. Es directamente proporcional a la amplitud e inversamente proporcional a la distancia (a mayor distancia, menor intensidad percibida).

Tono (Altura)

Característica relacionada con la frecuencia. Frecuencias bajas producen sonidos graves, y frecuencias altas producen sonidos agudos.

Timbre

Característica que permite diferenciar entre dos sonidos de igual tono e intensidad, pero producidos por fuentes distintas.

Reflexión del Sonido

El sonido se refleja en un medio más denso (eco). Es una propiedad fundamental del sonido.

Refracción del Sonido

Desviación del sonido al pasar de un medio a otro. En días calurosos, la refracción es ascendente; en días fríos, es descendente.

Absorción del Sonido

Relación entre la energía absorbida y la energía reflejada por un material (ej. cartón en estudios de música). Los materiales con alta capacidad de absorción reducen la reflexión del sonido.

Difracción del Sonido

El sonido puede rodear obstáculos (que no sean absorbentes) para seguir propagándose.

Interferencia del Sonido

Ocurre cuando dos ondas de la misma amplitud se superponen.

Resonancia

Se refiere a la amplificación de la vibración de un objeto.

Efecto Doppler

Fenómeno que ocurre cuando la fuente emisora y/o el receptor están en movimiento relativo. Se percibe un cambio en la frecuencia del sonido.