La naturaleza física de la luz ha sido uno de los grandes problemas de la ciencia. Desde la antigua Grecia se consideraba la luz como algo de naturaleza corpuscular, eran corpúsculos que formaban el rayo luminoso. Así explicaban fenómenos como la reflexión y refracción de la luz. Newton en el siglo XVIII defendió esta idea, suponía que la luz estaba formada por corpúsculos lanzados a gran velocidad por los cuerpos emisores de luz. Escribió un tratado de Óptica en el que explicó multitud de fenómenos que sufría la luz.
miércoles, 9 de noviembre de 2011
EFECTO DOPPLER
El efecto Doppler es el que se produce cuando una fuente emisora de ondas se mueve con relación al observador. Si se acerca, la longitud de onda se acorta (aumenta la frecuencia) y si se aleja, la longitud de onda aumenta (la frecuencia disminuye).
Con las ondas sonoras lo podemos apreciar fácilmente, el sonido de un vehículo que se acerca es más agudo que el que percibimos cuando se aleja.
Un observador se mueve a una velocidad de 42 m/s hacia un trompetista en reposo. El trompetista está tocando (emitiendo) la nota La (440 Hz). ¿Qué frecuencia percibirá el observador, sabiendo que
Solución: Si el observador se acerca hacia la fuente, implica que la velocidad con que percibirá cada frente de onda será mayor, por lo tanto la frecuencia aparente será mayor a la real (en reposo). Para que esto ocurra debemos aplicar el signo (+) en la ecuación.
En este caso particular, el trompetista emite la nota La a 440 Hz; sin embargo, el observador percibe una nota que vibra a una frecuencia de 494,353 Hz, que es la frecuencia perteneciente a la nota Si. Musicalmente hablando, el observador percibe el sonido con un tono más agudo del que se emite realmente.
RESONANCIA, INTERFENERCIA & PULSACIONES
RESONANCIA:
Cada objeto tiene unas frecuencias propias de oscilación, si aplicamos una fuerza con una frecuencia similar a la de la estructura, el objeto comenzara a vibrar, a oscilar cada vez con mayor amplitud, en ese caso decimos que se ha producido un fenómeno de resonancia.
EJEMPLO DE RESONANCIA:
Un ejemplo de resonancia es el caso de un niño sentado a un columpio. La experiencia indica que la oscilación puede ser puesta en vibración con gran amplitud por medio de una serie de pequeños empujones aplicados a intervalos regulares. La resonancia se producirá únicamente cuando los empujones estén en fase con la frecuencia natural de vibración del columpio. Una ligera variación de los pulsos de entrada dará como resultado una vibración pequeña o incluso ninguna.
INTERFENERCIA:
En física , la interferencia es cualquier proceso que altera, modifica o destruye una onda durante su trayecto en el medio en que se propaga. La palabra destrucción, en este caso, debe entenderse en el sentido de que las ondas cambian de forma al unirse con otras; esto es, después de la interferencia normalmente vuelven a ser las mismas ondas con la misma frecuencia.
PULSACIONES:
Las pulsaciones se producen cuando dos ondas armónicas de frecuencias similares se superponen. La resultante de esta superposición es una onda cuya amplitud varía, alcanzando valores máximos y mínimos de vibración, lo que se percibe como fluctuaciones alternadas de la intensidad del sonido.
Número de pulsaciones por segundo = |f – f’|
Por ejemplo si dos diapasones de 256 y 259 Hz se
golpean simultáneamente, el sonido resultante pulsará tres veces por segundo.
VIVRACIONES FORZADAS
Si añadimos una fuerza más al sistema anterior, tendremos algo más próximo a lo que sucede en un altavoz, ya que el altavoz lo que hace es eso exactamente, es el sistema resonante que hemos estudiado, pero además existe un motor magnético que genera una fuerza que desplazará el cono. Fees la nueva fuerza añadida.
FRECUENCIAS NATURALEAS:
EJEMPLO DE FRECUENCIAS NATURALES:
Podemos escribir la ecuación de esta forma, reuniendo todas las fuerzas presentes:
En el caso del altavoz, la fuerza de excitación es una suma de frecuencias puras, y resulta interesante examinar el caso de cuando f(t) es una onda cosenoidal pura:
(ec2)
Como ya hemos resuelto la parte homogénea, aplicaremos el método de los coeficientes indeterminados para hallar la resolución, que será alguna de las tres posibles soluciones anteriores (soluciones homogéneas) más una solución particular. Tomaremos como solución:
Sustituimos en (ec2) y obtenemos el sistema
de donde otenemos A y B, que son:
Es decir, nuestra solución particular es la siguiente:
Para simplificar la ecuación hacemos el siguiente cambio:
y nos queda la siguiente solución particular:
FRECUENCIAS NATURALEAS:
Cuando la frecuencia de la fuente emisora de ondas coincide con la frecuencia natural del resonador (objeto que oscila) se llega a una condición conocida como resonancia. La resonancia se define como la tendencia de un sistema físico a oscilar con una amplitud mayor en algunas frecuencias
EJEMPLO DE FRECUENCIAS NATURALES:
Por ejemplo, el tiempo que necesita un péndulo para realizar una oscilación completa depende en parte de la longitud del péndulo; la frecuencia de vibración de la cuerda de un instrumento musical está determinada en parte por la longitud de la cuerda. En general, cuanto más corto es el objeto, mayor es la frecuencia de vibración.
INTENCIDAD DEL SONIDO
La intensidad o el volumen es la cualidad que nos permite clasificar los sonidos en fuertes o débiles y esta relacionada directamente con la magnitud física “Intensidad de la onda” que es la cantidad de energía que transporta la onda por unidad de superficie y unidad de tiempo.
Ejemplo de intensidad del sonido.
La intensidad del sonido se divide en intensidad física e intensidad auditiva, la primera esta determinada por la cantidad de energía que se propaga, en la unidad de tiempo, a través de la unidad de área perpendicular a la dirección en que se propaga la onda. Y la intensidad auditiva que se fundamenta en la ley psicofísica de Weber-Fechner, que establece una relación logarítmica entre la intensidad física del sonido que es captado, y la intensidad física mínima audible por el oído humano.
RAPIDEZ DEL SONIDO
La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas sonoras. En la atmósfera terrestre es de 343.2 m/s (a 20 °C de temperatura). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite
EJEMPLO DE LA RAPIDEZ DEL SONIDO:
Por ejemplo, sobre una superficie nevada el sonido es capaz de desplazarse atravesando grandes distancias. Esto es posible gracias a las refracciones producidas bajo la nieve, que no es un medio uniforme. Cada capa de nieve tiene una temperatura diferente. Las más profundas, donde no llega el sol, están más frías que las superficiales. En estas capas más frías próximas al suelo, el sonido se propaga con menor velocidad.
En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los líquidos es mayor que en los gases. Esto se debe al mayor grado de cohesión que tienen los enlaces atómicos o moleculares conforme más sólida es la materia.
CUALIDADES DEL SONIDO
Las cuatro cualidades básicas del sonido son: LA ALTURA, LA DURACIÓN, y LA INTENSIDAD,
LA ALTURA: Indica si el sonido es grave, agudo o medio, y viene determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras, medida en ciclos por segundo o hercios (Hz).
Vibración lenta = baja frecuencia = sonido grave.
Vibración rápida = alta frecuencia = sonido agudo.
Para que los humanos podamos percibir un sonido, éste debe estar comprendido entre el rango de audición de 20 y 20.000 Hz. Por debajo de este rango tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos. A esto se le denomina rango de frecuencia audible. Cuanta más edad se tiene, este rango va reduciéndose tanto en graves como en agudos.
LA DURACION: Es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido. Podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc.
LA INTENCIDAD: Es la cantidad de energía acústica que contiene un sonido, es decir, lo fuerte o suave de un sonido. La intensidad viene determinada por la potencia, que a su vez está determinada por la amplitud y nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil.
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