Efecto Dopler

Sonido es toda perturbación producida en un medio elástico que al propagarse, puede ser detectado por el oído.

Para obtener la sensación del sonido se requiere de una fuente o cuerpo vibrante, sus vibraciones son comunicadas al medio transmisor que rodea a la fuente y este medio transmite las vibraciones que recibe en forma de movimiento ondulatorio longitudinal hasta el receptor. Por lo tanto para que se pueda llevar a cabo una audición, se requiere de tres elementos fundamentales: fuente sonora, medio elástico transmisor y receptor del sonido.

FUENTE SONORA

Todo cuerpo que vibre y esté en contacto con un medio material elástico, constituye una fuente de sonido, la cual debe producir un movimiento ondulatorio en el medio que la rodea y que puede ser registrado por el tímpano del oído puesto que este también vibra para reproducir el sonido.

Las frecuencias de vibración que producen sonidos audibles van de 20 a 20,000 Hz o c/s.

Más allá de 20,000 Hz el oído ya no registra sonido; estas frecuencias mayores de 20,000 Hz constituyen los ultrasonidos.

El oído tampoco percibe sonidos debajo de 20 Hz que constituyen los infrasonidos.

MEDIO ELÁSTICO TRANSMISOR

El sonido se transmite a través de sólidos, líquidos y gases.

En el vacío no se propaga (UN SONIDO, POR INTENSO QUE SEA, NO SE PROPAGA EN EL VACIO PORQUE NO EXISTE EN ÉSTE UN MATERIAL POR EL CUAL SE TRANSMITA LA VIBRACIÓN).

La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajen las ondas sonoras.

La velocidad del sonido varía también ante los cambios de temperatura del medio. Esto se debe a que un aumento de la temperatura se traduce en un aumento de la frecuencia con que se producen las interacciones entre las partículas que transportan la vibración, y este aumento de actividad hace aumentar la 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.

• 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.

• TRANSMISIÓN EN LOS SÓLIDOS

EJEMPLO: Un diapasón vibrante se pone en contacto con el extremo de una varilla larga de madera. Las vibraciones longitudinales recorren toda la varilla, haciendo vibrar la caja hueca de madera conectada en el otro extremo de la varilla, escuchándose claramente el sonido procedente de la caja.

La rapidez de propagación es:

• TRANSMISIÓN EN LOS LÍQUIDOS

EJEMPLO: Un diapasón con un disco acoplado a su base, de tal manera que le sirva de flotador se pone a vibrar y colocado en la superficie de un recipiente con agua. Las vibraciones del diapasón y de la base e propagan a través del agua hasta el fondo del recipiente y llegan hasta la tabla de la mesa, esta comienza a vibrar con la misma frecuencia del diapasón y si colocamos el oído en la superficie exterior de dicha tabal, escucharemos el sonido del diapasón, lo cual significa que el sonido se transmitió del diapasón a la tabla de la mesa a través del líquido.

La transmisión del sonido por los líquidos varía según la densidad y viscosidad de éstos.

La rapidez de propagación del sonido en los líquidos se calcula con la formula:

• TRANSMISIÓN EN LOS GASES

Por las colisiones de las moléculas de aire, cada una de las vibraciones envía ondas longitudinales a través de la atmósfera, produciendo compresiones y expansiones hasta llegar al oído del experimentador.

La rapidez de propagación del sonido en los gases se calcula con la formula:

RAPIDEZ DEL SONIDO EN EL AIRE

Aunque la luz y el sonido se propagan con velocidades finitas, debe resaltarse que comparativamente la velocidad de la luz es mucho mayor que la velocidad del sonido. Así, cuando vemos la luz de un relámpago distante y escuchamos después el trueno, sabemos que la diferencia se debe a la relativamente baja velocidad del sonido, comparada con la de la luz. Sabiendo que el sonido requiere tres segundos para recorrer un kilómetro. Se puede saber a qué distancia estamos de la tormenta, calculando el tiempo transcurrido desde que se observa el relámpago hasta que se escucha el trueno.

Los primeros intentos exitosos para medir la velocidad del sonido en el aire fueron realizados en el año de 1640 por el físico francés Marin Mersenne y en 1656 por Giovanni Borelli y Vincezo Viviani, físicos italianos.

Las más recientes y precisas fueron hechas por Dayton C. Miller. Este físico utilizó cañones como fuente de sonido y como receptores a un grupo de observadores situados a diferentes distancias conocidas. Los resultados de calcular el valor de la velocidad del sonido en el aire, con este método, fueron muy precisos, determinándose tal valor como 331 m/s, a una temperatura de 0°C o 273°K.

Por cada grado centígrado que cambie la temperatura del aire, la velocidad del sonido varia su magnitud aproximadamente en 0.6 m/s.

Así, la magnitud de la velocidad del sonido en el aire se determina por:

Donde:

V= magnitud de la velocidad del sonido en el aire, según el lugar.

V0=magnitud de la velocidad del sonido a 0°=331 m/s

T= temperatura del lugar en °C.

Otra manera de calcular la magnitud de la velocidad del sonido en el aire es:

Donde:

V= magnitud de la velocidad del sonido según el lugar.

V0=magnitud de la velocidad del sonido a 0° o 273°K =331 m/s

T= temperatura del lugar en °K.

T0= 273°K

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