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Sonido

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El sonido son fluctuaciones en la densidad de un gas, liquido o solido que son capaces de propagarse en el medio.

>Modelo

ID:(385, 0)



Mecanismos

Iframe

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Código
Concepto
Generación de sonido
Movimiento de las moléculas
Propagación de sonido
Sonido

Mecanismos

ID:(15457, 0)



Sonido

Descripción

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El sonido se describe como fluctuaciones en las densidades de las partículas del medio en el que se propaga. Estas fluctuaciones son características del sonido, ya sea en gases, líquidos o sólidos.

ID:(515, 0)



Generación de sonido

Descripción

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El sonido se produce cuando una superficie se mueve, ya sea aumentando o disminuyendo el volumen de gas.

En el primer caso, las moléculas circundantes ocuparán el nuevo espacio, creando una zona de menor densidad de aire que será llenada por otras moléculas vecinas.

En el segundo caso, las moléculas circundantes se comprimen, lo que resulta en un desplazamiento hacia regiones de menor densidad.

Ambos cambios llevan a la propagación de reducciones o aumentos en la densidad, lo cual corresponde a una onda de sonido.

ID:(1670, 0)



Movimiento de las moléculas

Descripción

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La oscilación de una molécula debido a una onda sonora puede describirse en términos de su posición y velocidad.

Si representamos ambas en un gráfico, se observa una trayectoria elipsoidal. En los puntos verticales extremos, la partícula alcanza una velocidad máxima, siendo positiva en un extremo (viajando de izquierda a derecha) y negativa en el otro extremo (viajando de derecha a izquierda). En los puntos horizontales extremos se encuentra la amplitud, donde el punto izquierdo representa el mínimo y el punto derecho, el máximo.

Del mismo modo, estas oscilaciones pueden representarse en función del tiempo ($t$)5264,0. Si comenzamos desde un punto donde la amplitud de la Oscilación de la Molécula ($a$)5075 es inicialmente negativa y máxima, la velocidad se describe mediante una función seno, mientras que la posición media de la Molécula ($x$)5074 se describe con una función coseno que inicialmente tiene una amplitud negativa. Sin embargo, esta elección es arbitraria, ya que el ciclo puede comenzar desde cualquier otro punto, por ejemplo, cuando la amplitud es inicialmente cero, como ocurre cuando llega la onda sonora. En este último caso, la posición se modela con una función seno.

ID:(3187, 0)



Propagación de sonido

Descripción

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El sonido se produce cuando una superficie se desplaza, ya sea aumentando o disminuyendo el volumen de un gas circundante.

Una vez que se ha generado una variación en la densidad o presión, esta se propaga a través del medio a la velocidad de la onda ($c$)9752:

Altoparlante



Es por esta razón que somos capaces de escuchar el sonido emitido por un altavoz.

Es importante tener en cuenta lo siguiente:

El sonido requiere de un medio en el cual varíe la densidad o presión, ya sea gas, líquido o sólido. Por lo tanto, el sonido no puede propagarse en el vacío.

ID:(11795, 0)



Modelo

Top

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Parámetros

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$a$
a
Amplitud de la Oscilación de la Molécula
m
$\pi$
pi
Pi
rad
$c$
c
Velocidad de la onda
m/s

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$\nu$
nu
Frecuencia
Hz
$\omega$
omega
Frecuencia angular
rad/s
$\lambda$
lambda
Largo de onda
m
$T$
T
Período
s
$x$
x
Posición media de la Molécula
m
$t$
t
Tiempo
s
$u$
u
Velocidad de la molécula
m/s

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación: a , luego, seleccione la variable: a

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Variable Dado Calcule Objetivo : Ecuación A utilizar




Ecuaciones

#
Ecuación

$ c = \lambda \nu $

c = lambda * nu


$ c = \displaystyle\frac{ \lambda }{ T }$

c = lambda / T


$ \nu =\displaystyle\frac{1}{ T }$

nu =1/ T


$\omega=2\pi\nu$

omega =2* pi * nu


$ u = a \omega $

u = a * omega


$ x = a \cos( \omega t )$

x = a * cos( omega * t )

ID:(15452, 0)



Oscilación de las moléculas

Ecuación

>Top, >Modelo


El movimiento promedio generado por la onda sonora corresponde a una oscilación alrededor de la posición original de la molécula.

la posición media de la Molécula ($x$)5074 puede ser descrita mediante una función trigonométrica que involucra una amplitud de la Oscilación de la Molécula ($a$)5075,1, una frecuencia angular ($\omega$)9743,1 y el tiempo ($t$)5264.

La oscilación se describe de la siguiente manera:

$ x = a \cos( \omega t )$

$a$
Amplitud de la Oscilación de la Molécula
$m$
5075
$\omega$
Frecuencia angular
$rad/s$
9010
$x$
Posición media de la Molécula
$m$
5074
$t$
Tiempo
$s$
5264

ID:(3392, 0)



Frecuencia

Ecuación

>Top, >Modelo


La frecuencia ($\nu$)5077 representa la cantidad de oscilaciones que ocurren en un segundo. Mientras tanto, la período ($T$)5078 es el tiempo que tarda una sola oscilación. Por lo tanto, el número de oscilaciones por segundo es:

$ \nu =\displaystyle\frac{1}{ T }$

$\nu$
Frecuencia
$Hz$
5077
$T$
Período
$s$
5078

La frecuencia se expresa en Hertz (Hz).

ID:(4427, 0)



Velocidad de las moléculas

Ecuación

>Top, >Modelo


Si se observa el diagrama de velocidad versus posición se puede entender la oscilación como un movimiento circular en dicho diagrama. En ese caso se puede estimar la velocidad media de las moleculas ($u$)5715 como el perímetro como camino recorrido dividido por el tiempo transcurrido que es la período ($T$)5078. Si la amplitud de la Oscilación de la Molécula ($a$)5075 es el radio se tiene que con la frecuencia angular ($\omega$)9010:

$u=\displaystyle\frac{2\pi a}{T}=a\omega$



O sea que la velocidad media de las moleculas ($u$)5715 es

$ u = a \omega $

$a$
Amplitud de la Oscilación de la Molécula
$m$
5075
$\omega$
Frecuencia angular
$rad/s$
9010
$u$
Velocidad de la molécula
$m/s$
5072

ID:(3395, 0)



Largo de onda y velocidad de la onda

Ecuación

>Top, >Modelo


La velocidad de la onda ($c$)9752 es una velocidad, lo que significa que es igual a una longitud, como la largo de onda ($\lambda$)9772, dividida por el tiempo que tarda una oscilación en avanzar, es decir, la periodo del resorte ($T$)9741. Por lo tanto, obtenemos:

$ c = \displaystyle\frac{ \lambda }{ T }$

$\lambda$
Largo de onda
$m$
9772
$T$
Período
$s$
5078
$c$
Velocidad de la onda
$m/s$
9752

ID:(12378, 0)



Velocidad, largo y frecuencia de la onda

Ecuación

>Top, >Modelo


La velocidad del sonido ($c$)5073 es una velocidad, lo que significa que es igual a una longitud, como el largo de Onda de Sonido ($\lambda$)5079, dividida por el tiempo que tarda una oscilación en avanzar. Dado que el inverso del tiempo es la frecuencia ($\nu$)5077, podemos expresarlo como:

$ c = \lambda \nu $

$\nu$
Frecuencia
$Hz$
5077
$\lambda$
Largo de onda
$m$
9772
$c$
Velocidad de la onda
$m/s$
9752

La velocidad del sonido ($c$)5073 con el largo de Onda de Sonido ($\lambda$)5079 y la período ($T$)5078 se expresa como

$ c = \displaystyle\frac{ \lambda }{ T }$



y puede ser reescrita con la frecuencia ($\nu$)5077 como

$ \nu =\displaystyle\frac{1}{ T }$



lo que nos da la relación

$ c = \lambda \nu $

ID:(12384, 0)



Velocidad angular y frecuencia

Ecuación

>Top, >Modelo


La frecuencia angular ($\omega$)9010 se puede calcular de la frecuencia ($\nu$)5077 y el pi ($\pi$)5057 con

$\omega=2\pi\nu$

$\nu$
Frecuencia
$Hz$
5077
$\omega$
Frecuencia angular
$rad/s$
9010
$\pi$
Pi
3.1415927
$rad$
5057

Con la frecuencia angular ($\omega$)9010 que se calcula con el pi ($\pi$)5057 y la período ($T$)5078 mediante

$ \omega = \displaystyle\frac{2 \pi }{ T }$



y con la frecuencia ($\nu$)5077 y la período ($T$)5078

$ \nu =\displaystyle\frac{1}{ T }$



se puede reescribir como

$\omega=2\pi\nu$

ID:(3589, 0)