¿Qué es el SONIDO? | La física de las ondas sonoras
Summary
TLDREste script explora la naturaleza del sonido, descrito como una onda mecánica que viaja a través de un medio físico, no pudiendo propagarse en el vacío. Expone cómo las propiedades del material, como densidad y rigidez, afectan la velocidad del sonido. Se discuten conceptos como frecuencia, amplitud y la transformada de Fourier para analizar sonidos complejos. Además, se ilustra cómo los objetos como auriculares con cancelación de ruido utilizan la interferencia destructiva para silenciar el ruido ambiental, ofreciendo una visión detallada de la ciencia detrás de lo que escuchamos.
Takeaways
- 🌌 El sonido es una onda mecánica que se propaga a través de la vibración de las moléculas en un medio.
- 📍 El sonido necesita un medio como gas, líquido o sólido para propagarse, no puede hacerlo en el vacío del espacio.
- 🚀 En el espacio, los sonidos no se escuchan como en las películas de ciencia ficción, sino que no se escucha nada debido a la ausencia de un medio para la propagación del sonido.
- 👂 Dentro de una nave espacial con aire, el sonido puede propagarse y es posible la comunicación entre astronautas.
- 🔊 La amplitud de una onda sonora indica su fuerza; una gran amplitud puede hacer que objetos ligeros se muestren afectados por la onda.
- 🔁 Las ondas sonoras pueden ser reflejadas, transmitidas o absorbidas por diferentes superficies o materiales.
- 🌐 El eco es el resultado de la reflexión de las ondas sonoras en una superficie y su rebote.
- 🔄 La absorción del sonido ocurre cuando la energía de la onda se convierte en otras formas de energía, como el calor.
- ⚙️ La frecuencia de una onda sonora, dada por la velocidad del sonido dividida por la longitud de la onda, determina el tono que percibimos.
- 🏗️ La velocidad del sonido en un material depende de la rigidez o elasticidad y la densidad del material.
- 🎵 Las ondas sonoras puras tienen una frecuencia y amplitud específicas, pero en la vida real, escuchamos una combinación de múltiples ondas que forman sonidos complejos.
- 📊 La transformada de Fourier es una técnica matemática que descompone sonidos complejos en ondas puras más simples, lo que permite el análisis detallado del sonido.
- 🎛️ Los micrófonos convierten las ondas sonoras en señales eléctricas, mientras que los altavoces funcionan de manera opuesta, creando ondas sonoras a partir de señales eléctricas.
- 🎧 Los auriculares con cancelación de ruido utilizan la interferencia destructiva para anular el ruido ambiental generando ondas sonoras con la misma amplitud pero con una fase invertida.
Q & A
¿Qué es un sonido?
-El sonido es una onda mecánica que surge de la vibración de las moléculas del medio a través del cual se propaga.
¿Por qué el sonido no puede propagarse en el espacio exterior?
-El sonido necesita de un medio como un gas, líquido o sólido para propagarse, y el espacio exterior es un vacío que no ofrece tal medio.
¿Cómo es que los astronautas pueden hablar dentro de una nave espacial si el sonido no puede propagarse en el espacio?
-Los astronautas pueden hablar dentro de la nave espacial porque hay aire presente, que permite la propagación del sonido.
¿Qué permite ver objetos muy ligeros si una onda sonora es muy fuerte?
-Cuando una onda sonora es muy fuerte, permite ver objetos ligeros debido a que las moléculas se desplazan en la región menos densamente empaquetada de la onda.
¿Qué son los Ecos y cómo se producen?
-Los ecos son un fenómeno que ocurre cuando una onda sonora se refleja en una superficie y cambia de dirección.
¿Qué sucede cuando una onda sonora se transmite a través de un material?
-La transmisión ocurre cuando la onda sonora pasa a través de un material, manteniendo su forma y energía.
¿Cómo se define la absorción del sonido y cómo ocurre?
-La absorción del sonido es el proceso en el cual la energía de la onda sonora se convierte en otras formas de energía, como el calor, dentro del material que encuentra.
¿Qué factores afectan la tasa de absorción de un material y cómo?
-La tasa de absorción depende de las propiedades del material, como su densidad, porosidad, textura, temperatura, humedad, presión atmosférica, espesor y características de la superficie.
¿Cómo se relaciona la frecuencia de una onda sonora con el tono que escuchamos?
-La frecuencia de una onda sonora determina el tono; una frecuencia más alta produce un tono más agudo, mientras que una frecuencia más baja produce un tono más grave.
¿Qué es la amplitud en el contexto de las ondas sonoras y cómo está relacionada con el volumen del sonido?
-La amplitud se refiere a la magnitud del desplazamiento de las partículas del medio debido a la onda sonora y está relacionada con la intensidad o volumen del sonido; una mayor amplitud significa un sonido más fuerte.
¿Cómo funciona un micrófono para convertir ondas sonoras en señales eléctricas?
-Un micrófono tiene un diafragma que vibra cuando las ondas sonoras lo golpean, lo que hace que una bobina unida se mueva dentro de un campo magnético, generando una corriente eléctrica que corresponde a la onda sonora.
¿Cómo funcionan los auriculares con cancelación de ruido y qué llamado fenómeno se utiliza para ello?
-Los auriculares con cancelación de ruido tienen un micrófono que recoge los sonidos ambientales y luego generan una onda sonora con la misma amplitud pero con una fase invertida, lo que se conoce como interferencia destructiva, para cancelar el ruido.
¿Qué es la transformada de Fourier y para qué se usa en el análisis de sonido?
-La transformada de Fourier es un proceso matemático que descompone una onda sonora compleja en ondas puras más simples, cada una con su propia frecuencia y amplitud, permitiendo entender la estructura detallada del sonido.
Outlines
🔊 La onda sonora y su propagación
El primer párrafo introduce el concepto de la onda sonora como un tipo de onda mecánica que se produce por la vibración de las moléculas en un medio. Se explica que el sonido necesita de un medio para propagarse, como un gas, líquido o sólido, y no puede hacerlo en el vacío del espacio. Además, se menciona cómo la amplitud de una onda sonora puede afectar la percepción de objetos y cómo las ondas pueden ser reflejadas, transmitidas o absorbidas por diferentes materiales. Se introducen las ecuaciones que relacionan la frecuencia, la longitud de onda y la velocidad del sonido, y cómo estas pueden verse afectadas por las propiedades del material, como la densidad y la rigidez, así como por condiciones ambientales.
🎵 Análisis y aplicaciones del sonido
El segundo párrafo se enfoca en el análisis del sonido y sus aplicaciones. Se describe cómo el sonido puede descomponerse en ondas puras con distintas frecuencias y amplitudes mediante la transformada de Fourier, lo cual es fundamental en la ingeniería del sonido y la investigación acústica. Se da un ejemplo práctico de cómo un micrófono convierte ondas sonoras en señales eléctricas y cómo un altavoz reproduce el sonido. También se explica el concepto de cancelación de ruido en los auriculares con tecnología de cancelación de ruido, que utiliza la interferencia destructiva para anular sonidos ambientales. El párrafo concluye con una reflexión sobre la ciencia detrás del sonido en la naturaleza y en la vida cotidiana.
Mindmap
Keywords
💡Onda sonora
💡Presión
💡Reflección
💡Transmisión
💡Absorción
💡Frecuencia
💡Amplitud
💡Transformada de Fourier
💡Micrófono
💡Altavoz
💡Auriculares con cancelación de ruido
Highlights
El sonido es una onda mecánica que se produce por la vibración de las moléculas del medio a través del cual se propaga.
Las ondas sonoras necesitan un medio como gas, líquido o sólido para su propagación, a diferencia de las ondas de luz que no lo necesitan.
El sonido no puede propagarse en el espacio exterior debido a la ausencia de un medio para su transmisión.
En el interior de una nave espacial con aire, el sonido puede propagarse, permitiendo a los astronautas comunicarse.
La amplitud de una onda sonora fuerte permite ver objetos ligeros al situarse en regiones menos densamente empaquetadas de moléculas.
Las ondas sonoras pueden ser reflejadas, transmitidas o absorbidas al encontrar un obstáculo o superficie, lo que se utiliza en ecos y absorción de sonido.
La absorción del sonido depende de las propiedades del material, como densidad, porosidad, laicidad, temperatura, humedad y presión atmosférica.
La frecuencia de una onda sonora pura está dada por la velocidad del sonido dividida por la longitud de la onda y se mide en hercios.
La velocidad del sonido en un material depende de la rigidez o elasticidad y la densidad del material.
Materiales más ríguros permiten que las ondas sonoras viajan más rápido, mientras que una mayor densidad reduce la velocidad del sonido.
La frecuencia de una onda sonora pura determina el tono del sonido, con frecuencias más altas produciendo tonos más agudos.
La amplitud de una onda sonora está relacionada con su intensidad o volumen, siendo una mayor amplitud equivalente a un sonido más fuerte.
En la vida real, rara vez escuchamos ondas sonoras puras, sino una superposición compleja de múltiples ondas.
La transformada de Fourier se utiliza para descomponer un sonido complejo en ondas puras más simples, cada una con su propia frecuencia y amplitud.
Los ingenieros de audio y científicos analizan y manipulan sonidos utilizando técnicas como la transformada de Fourier en aplicaciones desde la música hasta la investigación acústica.
Un micrófono convierte las ondas sonoras en señales eléctricas al vibrar su diafragma y mover una bobina dentro de un campo magnético.
Un altavoz recibe señales eléctricas y vibra para crear ondas sonoras que empujan las moléculas del aire, replicando el sonido original.
Los auriculares con cancelación de ruido utilizan la interferencia destructiva para cancelar el ruido ambiental generando ondas sonoras con la misma amplitud pero fase invertida.
La ciencia detrás de cada onda sonora es increíble y hay mucho que aprender y explorar en el campo de la acústica.
Transcripts
Hola soy Matilda y hoy vamos a hablar de
qué es el
sonido una onda Sonora es un tipo de
onda mecánica que resulta de la
vibración de las moléculas del medio a
través del cual se mueve la onda Sonora
A diferencia de las ondas de luz el
sonido necesita propagarse a través de
un medio que está mostrado por aquí por
las moléculas requiere un gas líquido o
un sólido para que pueda empujar las
moléculas y crear estas ondas de presión
no puede propagarse en el espacio Así
que si recuerdas las películas de
ciencia ficción ambientadas en el
espacio exterior donde las naves
espaciales hacen piu piu
piu eso no es nada preciso lo que
escucharías en su lugar es no
escucharías nada ahora dentro de la nave
espacial donde hay aire el sonido puede
propagarse y por eso los astronautas
pueden hablar allí
dentro si la onda Sonora es muy fuerte
tiene una gran amplitud incluso puede
ver objetos muy ligeros lo que pasa es
que los objetos básicamente se
posicionan en la región de la onda
Sonora donde las moléculas no están tan
densamente empaquetadas o sea por aquí
esto te permite ver la onda Sonora como
se demuestra en estos
vídeos las ondas sonoras al igual que
las otras ondas pueden ser reflejadas
transmitidas o absorbidas cuando
encuentran un obstáculo o una superficie
cuando una onda onda Sonora se refleja
rebota en una superficie y cambia de
dirección Este es el principio detrás de
los Ecos Ecos Ecos la transmisión ocurre
cuando la onda Sonora pasa a través de
un material la absorción de sonido
ocurre cuando la energía de la onda
Sonora se convierte en otras formas de
energía como el calor dentro del
material que encuentra la tasa de
absorción de un material se refiere a la
capacidad de un material para absorber
el sonido en lugar de reflejarlo o
transmitirlo
la tasa de absorción depende de la onda
Sonora pero también de las propiedades
del material como densidad porosidad de
laicidad las propiedades del medio
temperatura humedad presión atmosférica
el espesor del material y de las
características de la superficie ahora
pongamos esto en ecuaciones como
cualquier onda una onda Sonora pura
tiene una frecuencia dada por V sobre
lambda V es la velocidad del sonido y
lambda es la longitud de la onda la
frecuencia es el número de ciclos
completos de la onda que ocurren por
segundo se mide en hercios la velocidad
del sonido en un material depende de dos
factores principales la rigidez o
elasticidad del material y su densidad
la relación entre Estos factores se da
mediante raíz cuadrada de e sobre ro
donde e es el módulo de elasticidad del
medio y r es la densidad la rigidez de
un material indica cuánto existe la
deformación en Materiales más rígidos
las ondas sonoras viajan más rápido
porque el material puede volver
rápidamente a su forma original después
de ser comprimido por una onda Sonora la
densidad ro es la masa por unidad de
volumen del material en Materiales más
densos las partículas están más juntas
lo que significa que hay más masa que
necesita ser movida para transmitir la
onda Sonora así una mayor densidad
conduce a una menor velocidad del sonido
ya que es más difícil mover la masa del
material en términos más simples la
frecuencia de una onda Sonora pura
determina el tono del sonido que
escuchamos una frecuencia más alta
produce un tono más agudo mientras que
una frecuencia más baja produce un tono
más grave por ejemplo la nota musical A4
la central en el piano tiene una
frecuencia de
440 hz una onda pura también tiene lo
que se llama una amplitud se refiere a
la magnitud del desplazamiento de las
partículas del medio desde su posición
de equilibrio debido a la onda Sonora en
términos prácticos la amplitud está
relacionada con la intensidad o el
volumen del sonido una mayor amplitud
significa un sonido más fuerte mientras
que una menor amplitud significa un
sonido más suave esto era para una onda
Sonora pura ahora en la vida real rara
vez escuchamos ondas sonoras puras que
suenan así lo que escuchamos En cambio
cuando alguien habla Es una
superposición muy complicada de muchas
ondas sonoras puras diferentes que se
suman a lo que escuchamos en nuestro
oído hay una estructura llamada la clea
que vibra cuando las ondas sonoras la
golpea y nuestro cerebro está entrenado
para interpretar esa señal en términos
de palabras y frases el sonido se puede
descomponer en sus frecuencias
constituyentes usando un proceso llamado
la transformada de furie Esta técnica
matemática toma una onda Sonora compleja
y la descompone en ondas puras más
simples cada una con su propia
frecuencia y amplitud al analizar estos
componentes podemos entender la
estructura detallada del sonido eso es
lo que hacen los ingenieros de audio y
los científicos para analizar y
manipular sonidos en diversas
aplicaciones desde la producción musical
hasta la investigación acústica
permítanme daros un ejemplo lo que
escucháis aquí se descompone en varias
ondas sonoras con diferentes frecuencias
y amplitudes donde la itud se muestra
con colores y la frecuencia se muestra
en el eje de la derecha un micrófono
funciona convirtiendo las ondas sonoras
en señales eléctricas tiene un diafragma
que vibra cuando las ondas sonoras lo
golpean haciendo que una bobina unida se
mueva dentro de un campo magnético
generando una corriente eléctrica que
corresponde a la onda Sonora un altavoz
funciona de manera opuesta recibe una
señal eléctrica y vibra de la manera
exacta que necesita para empujar las
moléculas en el aire aire a su alrededor
y crear la onda Sonora un objeto
cotidiano que demuestra Cómo se propaga
el sonido como una onda son los
auriculares con cancelación de ruido
esos auriculares tienen un pequeño
micrófono que recoge los sonidos
ambientales y luego genera una onda
Sonora con la misma amplitud pero con
una fase invertida se dice antifas para
cancelar el ruido es decir las dos ondas
sonoras tienen la misma frecuencia y
amplitud pero una está desplazada
respecto a la otra de manera que una
onda está en su punto máximo cuando la
otra está en su punto eh mínimo cuando
dos ondas en antifas se encuentran sus
efectos se cancelan mutuamente eso se
llama interferencia destructiva si las
ondas tienen la misma amplitud se anulan
completamente produciendo un silencio
Así que la próxima vez que escuches
música hables con un amigo o simplemente
disfrutes del sonido de la naturaleza
Recuerda la increíble ciencia que hay
detrás de cada onda Sonora Espero que os
haya gustado este vídeo y hasta la
próxima
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