pd 09 oyc sonido 2015 ii correg

7/23/2019 PD 09 OyC Sonido 2015 II Correg

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Ondas y Calor

Acústica

  Efecto Doppler. Cuando una fuente de sonido y un observador están en movimiento relativo, la frecuencia en el observador esdiferente a la emitida por la fuente. Esto se conoce como el efectoDoppler.

Seaf = frecuencia de la fuente,f´= frecuencia en el observador,vs = velocidad del sonido en el medio,v0 = velocidad del observador relativa al medio,vf  = velocidad de la fuente relativa al medio,u0 = velocidad del observador relativa a la fuente sonora,uf  = velocidad de la fuente relativa a la onda del sonido.

Entonces, para el movimiento a lo largo de la recta que une la

fuente y el observador se tiene f´= f  f  u

u

Si el observador se mueve !acia el frente de onda del sonido,

u0 = vs " v0

Si el observador intercepta más frentes de onda por unidad detiempo que si estuviera estacionario con respecto al medio, la

frecuencia en el observador aumenta. Si el observador se ale#a delos frentes de onda

u0 = vs $ v0

el observador intercepta menos frente de onda por unidad detiempo y la frecuencia disminuye. Si la fuente sonora se mueve!acia los frentes de onda

uf  = vs % vf 

la longitud de onda disminuye y la frecuencia aumenta por encimade la que se tendr&a si la fuente sonora permaneciera estacionariacon respecto al medio. Si la fuente se ale#a de los frentes de onda

uf  = vs " vf 

las longitudes de onda aumentan y la frecuencia disminuye.

Si la fuente y el observador están en movimiento relativo '!acia oale#ándose( entre si, la frecuencia del observador disminuye oaumenta.

Características del sonido. )as más relevantes son intensidad,

timbre, tono. 

a) Intensidad: es la cantidad media de energ&a transportada por laonda por unidad de área y por unidad de tiempo, a trav*s decualquier superficie normal a la direcci+n de propagaci+n.

V 

 P 

0

2

2 ρ =Ι

, amplitud de los cambios de presi+n. ρ 0 , densidad del medio.

-, velocidad de propagaci+n.

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sualmente se mide en /atiosm1. El o&do !umano capta desde 20 $

21 /attm1  !asta 20$3  /attm1, como la escala es muy amplia, sedefine 4nivel de intensidad en escala logar&tmica5.

)i = 20 )og ΙΙ0, Ι0 = 20$21 /m1

)i se e6presa en decibeles db.

b) Tono:  es la caracter&stica determinada directamente por lafrecuencia.

c) Timbre depende de la fuente y los sobretonos o arm+nicos queesta puede emitir.

Problemas propuestos

2.$ Dos ondas tienen intensidades de 0,7 y 8 9m1,respectivamente. :En cuántos decibelios es mayor la una que laotra; :Cuántos belios;

1.$ n observador oye un silbato cuya frecuencia es de <0 vibseg.:Cuál es la frecuencia aparente cuando el observador se mueve!acia el silbato a una velocidad de 33 piesseg; :Cuál es lafrecuencia aparente despu*s de que !a pasado el silbato;Suponga que la velocidad del sonido es de 2200 piesseg.

7.$ Si la amplitud de los cambios de presi+n de una onda sonora seduplica, :En cuánto aumenta su intensidad;

>.$ :Cuántas veces tiene que aumentarse la amplitud de loscambios de presi+n de una onda sonora para multiplicar laintensidad por el factor 20;

.$ Dos ondas sonoras, una en el aire y la otra en el agua, tienenigual intensidad. a( :Cuál es la ra?+n de las amplitudes de loscambios de presi+n de la onda de agua a la onda en el aire; b( Sila amplitud de los cambios de presi+n de ambas ondas son iguales,:Cuál es la ra?+n de sus intensidades;

8.$ )a intensidad debida a un determinado n@mero de focossonoros, independientes, es la suma de las intensidades de losfocos separados. Si un solo viol&n produce un sonido cuyo nivel deintensidad es de >0 db.

a( :Cuál es el incremento de nivel de intensidad sobre el producidopor un viol&n cuando dos violines tocan al un&sono;b( :Cuántos son necesarios para aumentar el nivel !asta 80 db;c( :Aasta 30 db;

<.$ na ventana cuya superficie es de 2 m1 esta abierta a una calle

cuyo ruido produce un nivel de intensidad en la ventana de 30 db.:Cuánta energ&a ac@stica penetra por la ventana por medio de lasondas sonoras;

3.$ :Cuál es la diferencia entre las velocidades de las ondaslongitudinales en el aire a 7BC y a 1<BC;

.$ Dos cuerdas de piano, id*nticas, cuando se someten a la mismatensi+n tienen una frecuencia fundamental de >00 vibseg. :En qu*fracci+n debe aumentarse la tensi+n de una cuerda para que seprodu?can > pulsaciones más por segundo cuando ambas cuerdas

vibran simultáneamente;

20.$ n !ombre sopla a trav*s de la boca de una botella de 20 pulgde profundidad. Si la velocidad del sonido es de 2200 piesseg,:Cuál es la longitud de onda del primer tono fundamental que seproduce; :Cuál es la frecuencia de la tercera arm+nica; :Es la

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cuarta arm+nica posible; Si lo es, :Cuál es su frecuencia; sino,:or qu* no;

22.$ :Cuál es la longitud m&nima de un tubo cerrado 'en metros(para que puede resonar con una frecuencia de 10 !? a unatemperatura de 10BC; :De un tubo abierto;

21.$ :Cuál es la frecuencia del tono fundamental y de las dossiguientes arm+nicas producidas por un tubo cerrado de 1, pies delargo; :Cuáles son las frecuencias si el tubo es abierto; )avelocidad del sonido es de 2200 piesseg.

27.$ Compare las frecuencias fundamentales de un tubo de +rganoabierto de 2 m de longitud a( Cuando el tubo esta lleno de aire b(Cuando esta lleno de !idrogeno.

2>.$ Cuando un tubo de Fundt contiene aire, la distancia entre los

nodos es de 1 cm. Cuando el aire se e6trae y se rempla?a por ungas, la distancia entre los nodos es de 7 cm. )a velocidad delsonido en el aire es de 7>0 mseg. :Cuál es la velocidad del sonidoen el gas;

2.$ n diapas+n vibra con la frecuencia de 73> ciclosseg y sesostiene sobre el e6tremo superior de un tubo vertical de vidrio elotro e6tremo esta metido dentro del agua. )a resonancia sepresenta en la parte superior del tubo a 11, cm por encima de lasuperficie del agua. Calcule la velocidad del sonido en el aire. Si latemperatura es de 27BC, :Cuál es la velocidad del sonido a 0BC;

28.$ n !ombre esta de pie y en reposo frente a una gran paredlisa. Grente a el, y entre el y la pared, sostiene un diapas+n en

vibraci+n cuya frecuencia es ƒ0 ciclosseg.

Hueve el diapas+n !acia la pared con una velocidad v. :Cuántaspulsaciones por segundo percibirá entre las ondas sonoras que lealcan?an directamente desde el diapas+n y las que le alcan?an

despu*s de refle#arse en la pared; Si ƒ0 = >00 ciclosseg y - = 2,1

mseg, calcule los resultados anteriores.

2< $ a( Demuestre que si )i2 y )i1 son los niveles de intensidad endecibelios de dos

sonidos cuyas intensidades son Ι2 e Ι1, respectivamente, ladiferencia de los niveles de intensidad de los sonidos es

)i1 $ )i2 = 20 log 'Ι1  Ι2(

b( Demuestre que si 2 y 1  son las amplitudes de loscambios de presi+n de dos ondas sonoras, la diferencia deniveles de intensidad de las ondas es

)i1 $ )i = 10 log '1 2(c( Demuestre que si la intensidad del nivel de referencia es

Ι0  = 20$28  9m1, el nivel de intensidad de un sonido de

intensidad Ι es

)i = 280 " 20 log Ι

)os profesores del curso