ONDAS LONGITUDINALES Y TREANSVERSALES

Ondas transversales:

 Las partículas oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación.
Ondas longitudinales:

                       Las partículas oscilan paralelamente a la dirección de propagación.

CONCEPTO DE ONDA

 

Una onda es una perturbación que se propaga. Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse. El medio elástico se deforma y recupera vibrando al paso de la onda.
La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta (este es el foco de las ondas) y en esa partícula se inicia la onda. La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio con una velocidad constante (siempre que el medio sea isótropo).

 

Una onda transporta energía pero no transporta materia: las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.

Veamos algún ejemplo:

La onda que transmite un látigo lleva una energía que se descarga en su punta al golpear. Las partículas del látigo vibran, pero no se desplazan con la onda.

Un corcho en la superficie del agua vibra verticalmente al paso de las olas  pero no se traslada horizontalmente, eso indica que las partículas de agua vibran pero no se trasladan.

 

TIPOS DE ONDAS

Si las partículas del medio en el que se propaga la perturbación vibran perpendiculares a la dirección de propagación, las ondas se llaman transversales. Si vibran en la misma dirección se llaman longitudinales.

Ejemplos de ondas transversales: las olas en el agua, las ondulaciones que se propagan por una cuerda, la luz…

Ejemplos de ondas longitudinales: las compresiones y dilataciones que se propagan por un muelle, el sonido…  

En la siguiente animación puedes observar como cada partícula  vibra armónicamente en dirección vertical mientras la onda se propaga en dirección horizontal. (ejemplo de onda transversal)

En la siguiente animación puedes observar como cada partícula  vibra armónicamente en dirección horizontal y la onda se propaga en dirección horizontal. (ejemplo de onda longitudinal)

 

Onda transversal viajando por una cuerda:

EL SONIDO

1. ¿Cómo se produce el sonido?     El sonido solo se produce sonido cuando un cuerpo vibra muy rápidamente. La vibración del elástico produce un sonido     La frecuencia es el número de vibraciones u oscilaciones completas que se efectúan en 1 segundo.     Se producen sonidos audibles cuando un cuerpo vibra con una frecuencia comprendida entre 20 y 20000 Hz (Hercio, unidad de medida para la frecuencia). Una guitarra produce sonido si vibra con una frecuencia comprendida entre 20 y 20000 Hz     El sonido se transmite a través de medios materiales, sólidos, líquidos o gaseosos pero nunca a través del vacío.    El sonido se produce cuando un cuerpo vibra con una frecuencia comprendida entre 20 y 20000 Hz y existe un medio material en el que pueda propagarse.     El sonido es una onda. Una onda es una perturbación que se propaga por el espacio. En una onda se propaga energía, no materia.     El sonido se propaga en el aire a una velocidad de 340 m/s a temperatura normal (aproximadamente a 20º). MEDIO TEMPERATURA (C°) VELOCIDAD (m/s) Aire 0 331,46 Argón 0 319 Bióxido de Carbono 0 260,3 Hidrógeno 0 1286 Helio 0 970 Nitrógeno 0 333,64 Oxigeno 0 314,84 Agua destilada 20 1484 Agua de mar 15 1509,7 Mercurio 20 1451 Aluminio 17-25 6400 Vidrio 17-25 5260 Oro 17-25 3240 Hierro 17-25 5930 Plomo 17-25 2400 Plata 17-25 3700 Acero inoxidable 17-25 5740 El sonido se propaga a diferentes velocidades en medios de distinta densidad. En general, se propaga a mayor velocidad en líquidos y sólidos que en gases  (como el aire). La velocidad de propagación del sonido es, por ejemplo, de unos 1.509,7 m/s en el agua y de unos 5.930 m/s en el acero  Un cuerpo en oscilación pone en movimiento a las moléculas de aire (del medio) que lo rodean. Éstas, a su vez, transmiten ese movimiento a las moléculas vecinas y así sucesivamente. Cada molécula de aire entra en oscilación en torno a su punto de reposo. Es decir, el desplazamiento que sufre cada molécula es pequeño. Pero el movimiento se propaga a través del medio. Entre la fuente sonora (el cuerpo en oscilación) y el receptor (el ser humano) tenemos entonces una transmisión de energía pero no un traslado de materia. No son las moléculas de aire que rodean al cuerpo en oscilación las que hacen entrar en movimiento al tímpano, sino las que están junto al mismo, que fueron puestas en movimiento a medida que la onda se fue propagando en el medio. El (pequeño) desplazamiento (oscilatorio) que sufren las distintas moléculas de aire genera zonas en las que hay una mayor concentración de moléculas (mayor densidad), zonas de condensación, y zonas en las que hay una menor concentración de moléculas (menor densidad), zonas de rarefacción. Esas zonas de mayor o menor densidad generan una variación alterna en la presión estática del aire (la presión del aire en ausencia de sonido). Es lo que se conoce como presión sonora. El sonido es una onda mecánica longitudinal que se propaga a través de un medio elástico. El sonido no se propaga en el vacío. Sistema auditivo El Efecto Doppler El efecto Doppler es así conocido por Christian Doppler, al que primero se le ocurrió la idea en 1842. El determinó que las ondas de sonido tendrían una frecuencia más alta si la fuente del sonido se movía en dirección al receptor y una frecuencia más baja si la fuente del sonido se alejaba del receptor. Un ejemplo típico de esto es el tren. Cuando un tren se acerca, el sonido del silbato tiene un tono más alto que lo normal. Puede oir como el tono cambia mientras el tren pasa. Lo mismo ocurre con las sirenas de los autos de policía y con los motores de autos de carrera. Una manera de visualizar el efecto Doppler es pensar en las ondas como pulsaciones que se emiten a intervalos regulares. Imagina que caminas hacia adelante. Cada vez que das un paso, emites una pulsación. Cada pulsación frente a tí estará un paso más cercano, mientras que cada pulsación detrás tuyo, estará un paso más alejada. un paso que te aleja. Las pulsaciones frente a tí son de mayor frecuencia y las pulsaciones detrás tuyo tienen menor frecuencia. El efecto Doppler no sólo se aplica a los sonidos. Funciona con todo tipo de ondas. Esto incluye la luz. Edwin Hubble usó el efecto Doppler para determinar que el universo se estáexpandiendo. Hubble encontró que la luz de galaxias distantes está corrida hacia frecuencias más elevadas, hacia el rojo final del espectro. A esto se le conoce como el desplazamiento Doppler, o cómo desplazamiento al rojo. Si las galaxias se estuviesen acercando, la luz se desplazara al azul. Los radares Doppler ayudan a los meteorólogos a detectar posibles tornados. GENERALIDADES DEL MECANISMO DE AUDICION HUMANA · Características generales: Mediante el sistema auditivo, los humanos somos capaces de detectar sonidos tales como la música, la voz o el ruido. Por lo tanto, es muy interesante conocer este sistema, tanto física como fisiológicamente. Además, tenemos que tener en cuenta que las características auditivas varían de unos individuos a otros. Los sonidos audibles pueden ser periódicos o pseudoperiódicos (con o sin carácter musical) o no periódicos (tanto breves como prolongados). Dentro de los sonidos periódicos, los podemos distinguir por: - Tono: desde los sonidos graves (bajas frecuencias) a los agudos (altas frecuencias). - Timbre: depende de la fuente sonora. - Intensidad: depende de la intensidad recibida por el sistema auditivo. Podemos distinguir entre dos conceptos parecidos que pueden llevar a equivocación: - Sonido: es el movimiento vibratorio. - Sensación sonora: efecto que produce el sonido en el órgano auditivo. Por último reseñar la gran sensibilidad de nuestro sistema auditivo. Es capaz de soportar presiones de más de 1000 microbares y a su vez distinguir sonidos de amplitud de presión de apenas 0,0001 microbares. Es capaz de detectar sonidos de frecuencias comprendidas entre los 20 y los 20000 Hz. También actúa como un analizador de frecuencia de gran selectividad y, en unión con el sistema nervioso; detectar una frecuencia en particular sobre un intenso nivel de ruido. Por lo tanto, el mecanismo del oído es la más intrincada y delicada estructura mecánica del cuerpo humano. Para que el sonido pueda llegar a nuestros oídos necesita un espacio o medio de propagación, este normalmente suele ser el aire la velocidad de propagación del sonido en el aire es de unos 334 m/s y a 0º es de 331,6 m/s. La velocidad de propagación es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura absoluta y es alrededor de 12 m/s mayor a 20º. La velocidad es siempre independiente de la presión atmosférica. Como hemos visto cuando mayor sea la temperatura del ambiente menos rápido llegara el sonido a nuestros oídos, es por eso que algunas personas dicen que "en invierno se suele escuchar mejor" es decir, a mayor temperatura menor respuesta del sonido en el aire.