RESONANCIA,INFRASONICO,ULTRASONICO

RESONANCIA
La resonancia es un fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica, cuyo periodo de vibración coincide con el periodo de vibración característico de dicho cuerpo. En el cual una fuerza relativamente pequeña aplicada en forma repetida, hace una amplitud de un sistema oscilante se haga muy grande.
En estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando de forma progresiva la amplitud del movimiento tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza.
Este efecto puede ser destructivo en algunos materiales rígidos como el vaso que se rompe cuando una soprano canta y alcanza y sostiene la frecuencia de resonancia del mismo. Por la misma razón, no se permite el paso por puentes de tropas marcando el paso, ya que pueden entrar en resonancia y derrumbarse.
Una forma de poner de manifiesto este fenómeno consiste en tomar dos diapasones capaces de emitir un sonido de la misma frecuencia y colocados próximos el uno del otro, cuando hacemos vibrar uno, el otro emite, de manera espontánea, el mismo sonido, debido a que las ondas sonoras generadas por el primero presionan a través del aire al segundo.
INFRASONIDO.
Un infrasonido es una onda acústica o sonora cuya frecuencia está por debajo del espectro audible del oído humano (aproximadamente 20 Hz).
Los infrasonidos pueden alcanzar largas distancias atravesando obstáculos sólidos. Pueden ser oídos por algunos animales con el oído adaptado a percibir frecuencias distintas a las del humano. Por ejemplo, los elefantes pueden oir 15 Hz a 2 Km. de distancia, también tigres y ballenas usarían infrasonidos para comunicarse.
Los infrasonidos son también normalmente producidos por el cuerpo humano, por ejemplo los músculos al resbalar unos sobre otros para permitir movimientos pueden producir infrasonidos de 25 Hz, el corazón produce infrasonidos en torno a los 20 Hz, incluso las orejas provocan infrasonidos
Los infrasonidos producidos por motores como los de ciertos acondicionadores de aire o aviones de reacción pueden provocar vértigos, náuseas y cefaleas al ser afectado el laberinto auricular.
Otro claro ejemplo es un temblor o terremoto, si alguna vez has estado en uno te habrás dado cuenta de que no escuchas un ruido pero sientes una especie d presión, como si el aire estuviera mas pesado, es porque no escuchas el sonido del movimiento de la tierra pero tu cuerpo vibra con esa misma intensidad
ULTRASONIDO
Rama de la física que se ocupa de las ondas de sonido de alta frecuencia, generalmente por encima de 20.000 hercios (Hz), es decir, más allá de las frecuencias audibles. No hay que confundirla con la supersónica, que trata de los fenómenos asociados al movimiento de un objeto sólido a velocidades superiores a la del sonido. Los generadores ultrasónicos modernos pueden producir frecuencias de varios gigahercios (1 gigahercio, abreviado GHz, equivale a 1.000 millones de hercios) convirtiendo corrientes eléctricas alternas en oscilaciones mecánicas. La detección y medida de ondas ultrasónicas se lleva a cabo fundamentalmente mediante receptores piezoeléctricos o por medios ópticos, ya que estas ondas pueden hacerse visibles a través de la difracción de la luz.
La ultrasónica tiene muchas aplicaciones en diferentes campos de la física, la química, la tecnología y la medicina. Las ondas ultrasónicas se emplean desde hace tiempo en dispositivos de detección y comunicación llamados sonares, de gran importancia en la navegación actual y en la guerra submarina. Entre las aplicaciones de la ultrasónica están la determinación de propiedades de la materia como la compresibilidad o la elasticidad. Los ultrasonidos también se emplean para producir emulsiones, como la leche homogeneizada o las de las películas fotográficas, y para detectar fallos en materiales industriales. Los ultrasonidos con frecuencias de gigahercios pueden utilizarse en "microscopios acústicos" que pueden visualizar detalles de sólo 1 micrómetro (una millonésima de metro). Las ondas acústicas de superficie con frecuencias ultrasónicas son un componente importante de los dispositivos electrónicos de control.En medicina, los ultrasonidos se emplean como herramienta de diagnóstico, para destruir tejido enfermo y para reparar tejidos dañados. Las ondas ultrasónicas se han empleado para tratar afecciones como bursitis, diferentes tipos de artritis reumática, gota o lesiones musculares, y también para destruir cálculos renales. Como herramienta de diagnóstico, los ultrasonidos son frecuentemente más reveladores que los rayos X, que no son tan útiles para detectar las sutiles diferencias de densidad que aparecen en ciertas formas de cáncer; también se emplean con mucha frecuencia para producir imágenes del feto durante el embarazo. Cuando las ondas ultrasónicas atraviesan un tejido, se ven más o menos reflejadas según la densidad y elasticidad del tejido. Con un bisturí ultrasónico, un cirujano puede realizar una incisión más fina que con un escalpelo convencional. Este tipo de técnicas se ha empleado para operaciones delicadas en el cerebro y el oído. En fisioterapia se han utilizado con éxito dispositivos diatérmicos en los que se emplean ondas ultrasónicas para producir calor interno como resultado de la resistencia de los tejidos a las ondas.

CARACTERÍSTICAS DEL SONIDO

Cualquier sonido sencillo, como una nota musical o simplemente el sonido de un pajarillo, puede describirse en su totalidad especificando tres características de su percepción: el tono, la intensidad y el timbre. Estas características corresponden exactamente a tres características físicas: la frecuencia, la amplitud y la composición armónica o forma de onda.

INTENSIDAD: La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad, que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación. En el caso de ondas esféricas que se propagan desde una fuente puntual, la intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, suponiendo que no se produzca ninguna pérdida de energía debido a la viscosidad, la conducción térmica u otros efectos de absorción. Por ejemplo, en un medio perfectamente homogéneo, un sonido será nueve veces más intenso a una distancia de 100 metros que a una distancia de 300 metros. En la propagación real del sonido en la atmósfera, los cambios de propiedades físicas del aire como la temperatura, presión o humedad producen la amortiguación y dispersión de las ondas sonoras, por lo que generalmente la ley del inverso del cuadrado no se puede aplicar a las medidas directas de la intensidad del sonido.

ALTURA O TONO: Cada sonido se caracteriza por su velocidad específica de vibración, que impresiona de manera peculiar al sentido auditivo. Esta propiedad recibe el nombre de tono.
Los sonidos de mayor o menor frecuencia se denominan respectivamente, agudos o graves; términos relativos, ya que entre los tonos diferentes uno de ellos será siempre más agudo que el otro y a la inversa.

TIMBRE: Si se toca el situado sobre el Do central en un violín, un piano y un diapasón, con la misma intensidad en los tres casos, los sonidos son idénticos en frecuencia y amplitud, pero muy diferentes en timbre. De las tres fuentes, el diapasón es el que produce el tono más sencillo, que en este caso está formado casi exclusivamente por vibraciones con frecuencias de 440 hz. Debido a las propiedades acústicas del oído y las propiedades de resonancia de su membrana vibrante, es dudoso que un tono puro llegue al mecanismo interno del oído sin sufrir cambios. La componente principal de la nota producida por el piano o el violín también tiene una frecuencia de 440 hz. Sin embargo, esas notas también contienen componentes con frecuencias que son múltiplos exactos de 440 hz, los llamados tonos secundarios, como 880, 1.320 o 1.760 hz. Las intensidades concretas de esas otras componentes, los llamados armónicos, determinan el timbre de la nota.
Podemos resumir lo siguiente en :

Intensidad (Depende de la amplitud):
Distingue un sonido fuerte de uno débil.
Tono (Depende de la frecuencia):
Distingue a un sonido agudo (tono alto) de un sonido grave (tono bajo).
Timbre (Depende de la forma de onda):
Distingue dos sonidos de la misma intensidad y tono, pero producido por distintas fuentes.

FUENTES SONORAS

Muchos fenómenos producen sonido de forma inciden-tal pero inevitable. Por ejemplo, la combustión en un motor de gasolina siempre produce algún sonido como subproducto. Este sonido no sólo resulta molesto, sino que además consume energía. Sin embargo. Hay mu-chas fuentes artificiales o naturales cuyo producto deseado es precisamente el sonido. En general estas fuentes tienen dos componentes principales: un mecanismo que produce la vibración y una estructura resonante. Los instrumentos musicales constituyen una variedad de dispositivos para la producción de sonido. En un violín. Las cuerdas vibran y sus vibraciones son emitidas eficazmente al aire mediante la cavidad resonante del instrumento. En instrumentos de viento, tanto de madera como de metal, las vibraciones se producen haciendo que el aire de la boquilla resople y se arremoline. Esto hace que vibren las enguatas de los instrumentos de madera. En los de metal, los mismos labios vibran cuando se sopla aire en la boquilla. En ambos casos, el flujo oscilatorio de aire produce ondas estacionarias en la cavidad vacía del instrumento y la energía se transmite de este modo eficazmente al aire del exterior. Análogamente, las cavidades bucal y nasal de los seres humanos sirven como estructuras resonantes para las vibraciones producidas por las cuerdas vocales. Sabemos que un tubo cilíndrico de longitud (con ambos extremos abiertos puede mantener ondas resonantes de frecuencias. Cuando un sonido se produce con diapasones cuyas frecuencias coinciden con alguna de las frecuencias resonantes del tubo, se producen en éste ondas estacionarias y e/ sonido se transmite al micrófono de forma eficaz. El sonido de los otros diapasones no produce ondas estacionarias y en este caso llega mucho menos sonido al micrófono: la cantidad real que llega depende de la proximidad de la frecuencia del diapasón a una frecuencia resonante. Cuando el sonido entra en el tubo, el aire de su interior vibra y pierde cierta energía en las proximidades de las paredes del tubo debido a las fuerzas viscosas. Tal como se ha visto con el oscilador armónico y con el circuito LRC, cuando se aumenta la disipación de energia en un sistema resonante, la curva de la intensidad en función de la frecuencia, o espectro, se hace más baja y proporcionalmente más ancha. Si se utiliza un tubo más estrecho de la misma longitud, el ensanchamiento de esta curva es más pronunciado ya que la cantidad relativa de aire cerca de las paredes es mayor y los efectos viscosos son proporcionalmente más acusados.La energía sonora que no se transmite se refleja en parte hacia el interior del tubo y en parte se disipa en las proximidades de sus paredes. Mi pues, concluimos que el tubo sine como estructura resonante que transmite el sonido de formase-lectiva en las proximidades de ciertas frecuencias resonantes y suprime las otras frecuencias. Una transmisión selectiva semejante tiene lugar en instrumentos tales como el violín y en el mecanismo del habla humano.
La caja de un violín es una estructura re-sonante más complicada que el tubo. Cuando las cuerdas de un violín se puntean o se rozan con el arco, sus vibraciones se transmiten a la caja a través del puente. Aunque las cuerdas pueden vibrar con mu-chas componentes de diferentes frecuencias, la caja re-suena y amplifica sólo determinadas frecuencias. La caja del violín vibra de forma que su volumen varia y fuerza al aire a entrar y salir a través de /as ranuras en f. Ello se denomina resonancia del aire. La tabla frontal o de armonía y la de fondo o dorso de la caja también pueden vibrar a frecuencias característica-cas denominadas resonancias de la caja.
El sonido puede ser producido por distintos tipos de fuentes y procesos. Estos son:

1. Cuerpos en vibración. Un ejemplo de este tipo de fuentes es un diapasón, el cual al ponerse en vibración genera un cierto tipo de onda sonora. Al estar la fuente vibrando, causa un desplazamiento en el aire cercano, lo que produce cambios locales en la presión de aire. Estas fluctuaciones de presión viajan en forma de una onda. Los cuerpos en vibración son las fuentes sonoras más comunes.
2. Cambios en flujos de aire. Un ejemplo de este tipo de fuentes es lo que sucede cuando hablamos. Las cuerdas vocales se abren y cierran en forma alternada, produciendo cambios en la tasa del flujo de aire, lo que a su vez se traduce en una onda sonora. Este mismo principio se aplica a los instrumentos de viento como el clarinete u oboe. Otro ejemplo de este tipo de fuentes es una sirena, la cual produce sonido a través de una placa rotatoria bloquea en forma alternada el flujo proveniente de un compresor de aire.
3. Fuentes de calor. Una chispa eléctrica produce un sonido, tal como lo produce un trueno. En estos casos, el sonido se produce por un brusco cambio en la temperatura, el cual produce una veloz expansión del aire circundante.
4. Flujo supersónico. En el caso de un avión supersónico se producen ondas de choque que fuerzan al aire a viajar más rápido que la velocidad del sonido.

COMPRESION SONORA

El sonido puede considerarse como una sucesión de ondas de compresión y rarefacción que se propaga por el aire. Sin embargo si nos ubicamos en un punto en el espacio (una posición fija) veremos como la presión atmosférica aumenta y disminuye periódicamente a medida que tienen lugar las sucesivas perturbaciones. La presión atmosférica se mide en Pascal y es del orden de los 100.000 Pa (o como en los informes meteorológicos de 100 hPa). Sin embargo, cambios de presión debidos al pasaje de una onda sonora son muy pequeños respecto a este valor de presión atmosférica. Los sonidos más intensos que se perciben implican un incremento de 20 Pa. Por esta razón, para distinguir el incremento de presión de la presión atmosférica en ausencia de sonido se lo denomina presión sonora (p). La presión sonora es la presión que se debe agregar a la presión atmosférica para obtener el valor real de presión atmosférica en presencia de sonido.
Las presiones sonoras audibles varían entre los 20 micro Pa y los 20 Pa (esto se verá mejor en otras clases). Es importante apreciar que es un rango muy importante de variación (de un millón de veces). Esta gran cantidad de cifras es incómoda de manejar. Es por esta razón y por razones fisiológicas que normalmente se expresa la presión sonora en decibles y se denomina Nivel de Presión Sonora (NPS o SPL por sus iniciales en inglés). Se define un nivel de presión sonora de referencia, que es aproximadamente la mínima presión audible (20 micro Pa). Se define el Nivel de Presión
El nivel de referencia corresponde a 0dB mientras que el nivel sonoro máximo corresponde a 120dB. El rango de audición es entonces de 120dB.

ONDAS SONORAS

Ondas Sonoras

Las ondas sonoras son ondas mecánicas longitudinales: mecánicas porque necesitan un medio material para su propagación y longitudinales porque las partículas del medio actúan en la misma dirección en la que se propaga la onda. Ej: Si hacemos el vacío en una campana de vidrio en la que hay un despertador sonando, a medida que va saliendo el aire el sonido se va apagando hasta que desaparece del todo.

Pueden propagarse en medios sólidos, líquidos y gaseosos.

La propagación de una onda sonora consiste en sucesivas compresiones y dilataciones del medio de propagación, producidas por un foco en movimiento vibratorio. Al paso de la onda el medio experimenta variaciones periódicas de presión. Ej: Si tenemos una regla metálica e inmovilizo un extremo con un tornillo de mordaza. Haz oscila la regla. Al principio puede que no se observe ningún sonido pero si vas acortando la regla si. Ello es debido a que la regla compone la copa de aire que está en contacto con ella y hace que aumente la presión, mientras que la capa de aire que está en el otro lado se enrarece (disminuye su presión). El movimiento de vaivén de la regla hace que las compresiones y enrarecimientos del aire se sucedan de forma alternada en el tiempo y se propaguen en el medio. Son una onda mecánica longitudinal.

Llamamos sonido a la propagación de la vibración de un cuerpo elástico en un medio material. Requiere fuente emisora de ondas sonoras, un medio transmisor, y un receptor o detector de sonidos.

Diremos que una onda mecánica longitudinal es sonora cuando la percibimos como sonido a través de los oídos. Esto ocurre cuando la frecuencia de oscilación está entre 16 y 20.000 Hz (muchas personas comienzan a no oír a partir de 15.000 Hz).

Las frecuencias más bajas que las audibles se llaman infrasonidos, y a las ondas que las producen ondas infrasónicas. Las frecuencias más altas que las audibles se llaman ultrasonidos y las ondas que las producen ondas ultrasónicas.

Velocidad de propagación del sonido

La velocidad a la que se propaga el sonido no depende de su intensidad o cualidades, sino únicamente de las propiedades del medio.

El sonido se propaga con mayor velocidad en los medios más rígidos, por lo que la velocidad de propagación es mayor en los sólidos que en líquidos y gases.

La voz humana

La voz humana se produce por la vibración de las cuerdas vocales, lo cual genera una onda sonora que es combinación de varias frecuencias y sus correspondientes armónicos. La cavidad buco-nasal sirve para crear ondas cuasiestacionarias por lo que ciertas frecuencias denominadas formantes. Cada segmento de sonido del habla viene caracterizado por un cierto espectro de frecuencias o distribución de la energía sonora en las diferentes frecuencias. El oído humano es capaz de identificar diferentes formantes de dicho sonido y percibir cada sonido con formantes diferentes como cualitativamente diferentes, eso es lo que permite por ejemplo distinguir dos vocales.

La voz masculina tiene un tono fundamental de entre 100 y 200 Hz, mientras que la voz femenina es más aguda, típicamente está entre 150 y 300 Hz. Las voces infantiles son aún más agudas. Sin el filtrado por resonancia que produce la cavidad buco nasal nuestras emisiones sonoras no tendrían la claridad necesaria para ser audibles.

Sonidos del habla

Las lenguas humanas usan segmentos homogéneos reconocibles de unas decenas de milisegundos de duración, que componen los sonidos del habla, técnicamente llamados fonos. Lingüísticamente no todas las diferencias acústicas son relevantes, por ejemplo las mujeres y los niños tienen en general tonos más agudos, por lo que todos los sonidos que producen tienen en promedio una frecuencia fundamental y unos armónicos más altos.

A continuacion un video para entender mejor lo anterior.

Sonido

El sonido, en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras consistentes en oscilaciones de la presión del aire, que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión. En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.

La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia sólida, líquida o gaseosa. Como las vibraciones se producen en la misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una onda longitudinal. El sonido es un fenómeno vibratorio transmitido en forma de ondas. Para que se genere un sonido es necesario que vibre alguna fuente. Las vibraciones pueden ser transmitidas a través de diversos medios elásticos, entre los más comunes se encuentran el aire y el agua. La fonética acústica concentra su interés especialmente en los sonidos del habla: cómo se generan, cómo se perciben, y cómo se pueden describir gráfica y/o cuantitativamente.

A continuacion un video para mejor compresion de lo anterior.