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VIBRACIÓN FORZADA Y RESONANCIA

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Cuando un cuerpo que está vibrando se pone en contacto con otro, el segundo cuerpo se ve forzado a vibrar con la misma frecuencia que el original. Por ejemplo, si un diapasón es golpeado con un martillo y luego se coloca su base contra la cubierta de una mesa de madera, la intensidad del sonido se incrementará repentinamente. Cuando se separa de la mesa el diapasón, la intensidad disminuye a su nivel original. Las vibraciones de las partículas de la mesa en contacto con el diapasón se llaman vibraciones forzadas.

Hemos visto que los cuerpos elásticos tienen ciertas frecuencias naturales de vibración que son características del material y de las condiciones límite (de frontera). Una cuerda tensa de una longitud definida puede producir sonidos de frecuencias características. Un tubo abierto o cerrado también tiene frecuencias naturales de vibración. Siempre que se aplican a un cuerpo una serie de impulsos periódicos de una frecuencia casi igual a alguna de las frecuencias naturales del cuerpo, éste se pone a vibrar con una amplitud relativamente grande. Este fenómeno se conoce como resonancia o vibración simpática.

El refuerzo del sonido por medio de la resonancia tiene múltiples aplicaciones, así como también buen número de consecuencias desagradables. La resonancia en una columna de aire en un tubo de órgano amplifica el débil sonido de una vibración de un chorro de aire vibrante. Muchos instrumentos musicales se diseñan con cavidades resonantes para producir una variedad de sonidos. La resonancia eléctrica en los receptores de radio permite al oyente percibir con claridad las señales débiles. Cuando se sintoniza la frecuencia de la estación elegida, la señal se amplifica por resonancia eléctrica. En auditorios mal diseñados o enormes salas de concierto, la música y las voces pueden tener un sonido profundo que resulta desagradable al oído. Se sabe que los puentes se destruyen debido a vibraciones simpáticas de gran amplitud producidas por ráfagas de viento.

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VIBRACIÓN DE COLUMNAS DE AIRE

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Las columnas de aire también pueden entrar en vibración. Los tubos de caña o de otras plantas de tronco hueco, constituyeron los primeros instrumentos musicales. Emitían sonido soplando por un extremo. El aire contenido en el tubo entraba en vibración emitiendo un sonido.

Las versiones modernas de estos instrumentos de viento son las flautas, las trompetas y los clarinetes, todos ellos desarrollados de forma que el intérprete produzca muchas notas dentro de una amplia gama de frecuencias acústicas.

Varios armónicos de una cuerda de longitud L sujeta por ambos extremos (imagen
tomada de [French, 1997]).

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De la misma manera que se producen ondas estacionarias en una cuerda pueden producirse en un tubo ya sea que éste esté abierto en ambos extremos o cerrado en uno.

Si el tubo está abierto en ambos extremos el aire vibra con su máxima amplitud en los extremos. En la imagen que se muestra a continuación, se representan los dos primeros modos de vibración.

Varios armónicos de tubos de longitud L. a) abiertos en ambos extremos: L=nl /2, n=1, 2, 3; b) cerrados en un extremo: L=(2n+1) l /4; con n=0, 1, 2, 3,

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EJERCICIO DEL SONIDO

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C:\fakepath\ejercicio del sonido sergio cuéllar

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LA VELOCIDAD DEL SONIDO

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La velocidad del sonido es la velocidad de propagacion de la ondas mecánicas longitudinales, producidas por variaciones de presión en el medio. estas variaciones de presión generan en el cerebro una sensación de sonido.

La velocidad de propagacion de las ondas sonoras, depende de las caracteristicas del medio en el que se realiza dicha propagacion y no de las caracteristicas de la onda o de la fuerza que la genera.

En la atmosfera terrestre es de 343 m/s (a 20 ºC de temperatura). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite.

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.

En el aire, a 0 °C, el sonido viaja a una velocidad de 331 m/s y si sube en 1 °C la temperatura, la velocidad del sonido aumenta en 0,6 m/s.

-En el agua (a 25 °C) es de 1.493 m/s.
-En la madera es de 3.900 m/s.
-En el hormigón es de 4.000 m/s.
-En el acero es de 5.100 m/s.
-En el aluminio es de 6.400 m/s.

Teniendo en cuenta las características dadas anteriormente, si planteamos una situacion en el planeta Marte, en la que algun sonido se efectúe, indudablemente el sonido se propagará mas rapidamente que en la tierra, ya que la densidad de la atmósfera del pais vecino, es mucho más densa que la de la tierra. :)
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¿CÓMO SE PRODUCE UNA ONDA SONORA?

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Primero hay que tener en cuenta que las ondas sonoras son perturbaciones periódicas en el aire, el oído interpreta estas ondas como sonidos.

Debe existir dos factores para que exista una onda sonora. Es necesaria una fuente de vibración mecánica y también un medio elástico a travez del cual se propague la perturbación. En física el sonido es una onda mecánica que se propaga a travez de un medio elástico, a diferencia de la óptica que tienen los fisiologos, que sustentan que el sonido es solo una perturbacion en el aire captada por el oído, por lo tanto afirman que no puede existir el sonido en ningun otro planeta.

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Explicado lo anterior desde la física, el sonido se puede producir en cualquier medio elastico en el que se puedan propagar la vibraciones causadas por el origen.

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