Mgmdenia's Blog

Blog de Mercedes González Mas

Efecto Doppler

Cuando una fuente que emite ondas está en movimiento respecto del medio donde se propaga la onda, la frecuencia de las ondas que llega al observador es distinta a la frecuencia emitida por la fuente.

Cuando una fuente sonora se acerca hacia nosotros con una determinada velocidad el sonido que percibimos es más agudo (de mayor frecuencia) que el sonido que emite la fuente. Y al contrario, si la fuente se aleja de nosotros recibimos un sonido con menor frecuencia (más grave) que el de la fuente.

Este efecto se puede observar con el sonido de una sirena de una ambulancia o de un coche de policía, se percibe un sonido más agudo cuando se acerca a nosotros y más grave cuando nos sobrepasa y se aleja.

También el observador puede estar en movimiento y alejarse o acercarse a la fuente. Si la fuente y el observador se mueven al mismo tiempo se aplica la siguiente fórmula.

 f' = f \cdot \bigg( \frac{v \pm v_{o}}{v \mp v_{s}} \bigg)

Siendo f’ la frecuencia percibida, y f la emitida por la fuente.

v es la velocidad del sonido, 340 m/s.

Si la fuente de sonido se aleja del observador el denominador es positivo, pero si se acerca es negativo.

Si el observador se aleja de la fuente el numerador es negativo, pero si se aproxima es positivo. Se puede dar el caso de numerador y denominador sean una suma, y también de numerador y denominador sean una resta.

Una de las aplicaciones  más importantes es la del radar, que se utiliza para medir la velocidad de objetos como por ejemplo un coche. El radar Doppler es un dispositivo electrónico que emite una onda de radio con una frecuencia constante. La onda reflejada por el objeto en movimiento llegara con distinta frecuencia que la emitida y esta diferencia permite calcular la velocidad del vehículo.

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27 noviembre 2012 Posted by | ....BII-Vibració i ones, 2n Batxillerat-Física | , | Deja un comentario

Armas sónicas

El desarrollo de  las armas es desgraciadamente uno de los campos más estudiados en la actualidad. Las armas sónicas  son las que emiten ondas sonoras que  pueden producir reacciones en el ser humano, que van desde la incomodidad  de sonidos molestos, hasta incluso poder provocar la muerte. ARMAS SÓNICAS NO LETALES Una de estas armas es el LRAD (Dispositivo acústico de largo alcance), es un arma acústica definida como no letal. Principalmente tiene 2 usos:

– La emisión de mensajes a larga distancia, hasta unos 1200 m.

– La emisión de sonidos dolorosos para el control de afluencia de personas. Emite un sonido agudo y estridente que puede llegar hasta los 150 dB. El dispositivo es circular y está formado por una serie de transductores. Los transductores son dispositivos capaces de transformar un tipo de energía de entrada en otra diferente de salida. Por un desfase de los transductores en el borde del LRAD y por su diámetro más grande que la mayoría de longitudes de onda que emite, esto le permite crear un rayo direccional y con poca dispersión.

Una persona puede estar directamente detrás del dispositivo manejándolo a su potencia máxima y no sentir molestias. ARMAS SÓNICAS LETALES De momento son ideas, todavía no han sido utilizadas. Son armas que podrían emitir ráfagas de infrasonidos de frecuencias que puedan entrar en resonancia con los órganos internos del cuerpo humano y hacerlos vibrar hasta dañar los. Podrían provocar la muerte de seres humanos. Esperemos que la idea no prospere y quede en una simple anécdota

8 noviembre 2012 Posted by | ....BII-Vibració i ones | , , | Deja un comentario

Armónicos

Los armónicos son  los componentes de un sonido que se definen como las frecuencias secundarias que acompañan a una frecuencia fundamental.

La cantidad de armónicos de un sonido determina, entre otras cosas, lo que se conoce en música como timbre, que no es otra cosa que la característica del sonido que nos permite diferenciar unos instrumentos musicales de otros. Los armónicos también son los que permiten reconocer el timbre de voz de una persona.

Cuando se ejecuta una nota en un instrumento musical se genera una onda de presión de aire. Esta onda sonora está acompañada por una serie de armónicos, todos prácticamente inaudibles, pero que le dan al instrumento su timbre particular. Cada armónico de esta serie tiene una amplitud diferente. Por ejemplo en el clarinete son más fuertes los armónicos impares (el 3º, el 5º, el 7º, etc.).

Estos son los armónicos que acompañan a una frecuencia fundamental:

Las frecuencias de los armónicos, van aumentando según la serie de los números enteros positivos. El segundo armónico tendrá frecuencia doble que el primero, el tercero triple que el primero… Y así sucesivamente.

La amplitud de los armónicos más altos es mucho menor que la amplitud de la onda fundamental y tiende a cero; por este motivo los armónicos por encima del quinto o sexto generalmente son inaudibles.

Cuando escuchamos un sonido musical, lo que escuchamos es un montón de sonidos superpuestos. El que escuchamos con más intensidad es armónico número uno o sonido fundamental.

Los armónicos más altos son inaudibles, y lo que da diferentes timbres a diferentes instrumentos es la amplitud y la ubicación de los primeros armónicos y los parciales. Y las diferentes trayectorias de las ondas sonoras de dos instrumentos tocando al unísono es lo que permite al oyente percibirlos como dos instrumentos separados.

Los armónicos cuyas frecuencias no son múltiplos enteros se denominan “parciales”.

Serie armónica.

Sucesión de los sonidos cuyas frecuencias son múltiplos enteros positivos de la de una nota base, llamada fundamental.

A partir de la serie armónica de un sonido se puede obtener una escala musical con interesantes implicaciones para la afinación de un conjunto de instrumentos o voces.

Esta es la serie de los primeros armónicos (que justamente son los principales):
Nº de Armónico Frecuencia Nota Intervalo
1º armónico 66 Hz do1 tono fundamental (el primer do a la izquierda del piano)
2º armónico 132 Hz do2 octava
3º armónico 198 Hz sol2 quinta
4º armónico 264Hz do3 octava
5º armónico 330 Hz mi3 tercera mayor
6º armónico 396 Hz sol3 quinta, una octava sobre el 3º
7º armónico 462 Hz sib3 séptima menor (muy desafinada)
8º armónico 528 Hz do4 octava
9º armónico 594 Hz re4 segunda mayor, una quinta sobre el 6º
10º armónico 660 Hz mi4 tercera mayor, octava del 5º
11º armónico 726 Hz fa#4 cuarta aumentada
12º armónico 792 Hz sol4 quinta justa, una octava sobre el 6º
13º armónico 858 Hz la4 sexta mayor (muy desafinada)
14º armónico 924 Hz sib4 séptima menor (muy desafinada, igual que el 7º)
15º armónico 990 Hz si4 séptima mayor, una quinta sobre el 10º
16º armónico 1056 Hz do5 octava

¿Por qué es interesante encontrar una buena afinación armónica?

En un conjunto de instrumentos o voces, cada sonido por separado está emitiendo un sonido fundamental más toda su serie de armónicos. Es decir, se están superponiendo los armónicos de unos instrumentos con los de otros. Si buscamos que las relaciones entre esas fundamentales sean las que nos da la serie armónica, existirá más coincidencia entre los armónicos de los distintos instrumentos y el sonido conjunto tenderá a reforzarse, creando una sensación de resonancia especial. Por el contrario, si cada individuo por separado emplea la afinación temperada, las pequeñas diferencias entre los armónicos de los distintos instrumentos producirán interferencias “molestas” (batidos) que no reforzarán el sonido conjunto. Es más, si cada instrumento por separado está exactamente afinado según el estándar temperado, la sensación del conjunto será más bien de una afinación muy imprecisa e inexacta.

27 noviembre 2011 Posted by | ....BII-Vibració i ones, 2n Batxillerat-Física | , , | Deja un comentario

Barrera del sonido

Cuando una fuente sonora se mueve observamos que las ondas situadas delante del foco se comprimen de modo que los frentes de onda están mas próximos entre si de lo que lo estarían si la fuente sonora estuviera en reposo, este fenómeno se llama el efecto Doppler,.

En el caso de un avión las ondas sonoras que este genera se van acumulando delante del avión formando una barrera de presión (aire comprimido) que da lugar a una gran resistencia al avance del avión. Si el avión tiene forma aerodinámica y propulsores puede superar esta barrera (avión supersónico).

Cuando el avión supera la velocidad del sonido, los 340m/s (llamada mach-1), adelanta a esta barrera formada por la acumulación de los frentes de onda. Se produce una explosión de aire comprimido formándose una condensación de agua en forma de nube.

Hay que tener en cuenta que si la fuente sonora, el avión en este caso, se mueve con mayor velocidad que las ondas sonoras, no habrán ondas delante de la fuente. Detrás de ella se apilan unas encima de las otras formando una onda de choque (forma cónica) .Todas las ondas sonoras que se habrían propagado normalmente por delante del avión, se han acumulado en su parte frontal, de forma que antes de que llegue el avión no oímos absolutamente nada, y justo cuando pasa, escuchamos una explosión, estampido sónico.

En el siguiente vídeo podéis observar como varios aviones superan el match-1, podéis observar las nubes que se forman y se oye perfectamente el estampido sónico

“El primer avión que supero la barrera del sonido fue el Bell x-1, en 1947. Era un avión experimental diseñado para ese objetivo. El famoso concorde era capaz de alcanzar el mach 2,03 y la lanzadera espacial llega a superar el Mach 27.”

En la siguiente dirección podéis observar que ocurre cuando un avión rompe la barrera del sonido. Tenéis tres animaciones:

1. El avión viaja a Mach 1,5. Se oiria antes el sonido generado por el avión cuando pasa por encima de nosotros que el generado con anterioridad.

2. El avión viaja a Mach 1. El sonido se va acumulando por viajar a la misma velocidad que la fuente, se produce el boom supersónico.

3. El avión viaja a Mach 0,5. el sonido llega a nosotros en orden secuencial.

Boom sónico u onda de choque

En el siguiente enlace tenéis más información y muchas fotografías.

Aviones superando la barrera del sonido

Otro ejemplo donde se supera la velocidad del sonido es en un látigo. Cuando sacudimos rápidamente un látigo se provoca un fuerte chasquido, es debido a que el extremo o cola del látigo supera la velocidad del sonido. (También podéis probar con el extremo de una toalla).

9 diciembre 2010 Posted by | ....BII-Vibració i ones, 2n Batxillerat-Física | , , | Deja un comentario