La sensación que sienten nuestros oídos se llama sonido. Es una forma de energía que nos hace oír. Escuchamos varios sonidos a nuestro alrededor en nuestra vida cotidiana.
Sabemos que el sonido viaja en forma de onda.
Una onda es una perturbación vibratoria en un medio que transporta energía de un punto a otro sin que haya un contacto directo entre los dos puntos.
Podemos decir que una onda se produce por las vibraciones de las partículas del medio por el que pasa.
Hay dos tipos de ondas: Las ondas longitudinales y las ondas transversales.
Olas longitudinales: Onda en la que las partículas del medio vibran de un lado a otro en la «misma dirección» en la que se mueve la onda. El medio puede ser sólido, líquido o gaseoso. Por lo tanto, las ondas sonoras son ondas longitudinales.
Olas transversales: Onda en la que las partículas del medio vibran hacia arriba y hacia abajo ‘en ángulo recto’ con respecto a la dirección en la que se mueve la onda. Estas ondas se producen sólo en los sólidos y líquidos, pero no en los gases.
El sonido es una onda longitudinal que consiste en compresiones y rarefacciones que viajan a través de un medio.
La onda sonora puede describirse mediante cinco características: Longitud de onda, Amplitud, Tiempo-Periodo, Frecuencia y Velocidad o rapidez.
1. Longitud de onda
La distancia mínima en la que se repite una onda sonora se denomina longitud de onda. Es decir, es la longitud de una onda completa. Se denota con la letra griega λ (lambda). Sabemos que en una onda sonora, la longitud combinada de una compresión y una rarefacción adyacente se llama su longitud de onda. Asimismo, la distancia entre los centros de dos compresiones consecutivas o dos rarefacciones consecutivas es igual a su longitud de onda.
Nota: La distancia entre los centros de una compresión y una rarefacción adyacente es igual a la mitad de su longitud de onda, es decir, λ/2. La unidad S.I para medir la longitud de onda es el metro (m).
2. Amplitud
Cuando una onda atraviesa un medio, las partículas del mismo se desplazan temporalmente de sus posiciones originales no perturbadas. El máximo desplazamiento de las partículas del medio desde sus posiciones originales no perturbadas, cuando una onda pasa a través del medio se llama amplitud de la onda. De hecho, la amplitud se utiliza para describir el tamaño de la onda. La unidad de medida de la amplitud es el metro (m), aunque a veces también se mide en centímetros. ¿Sabes que la amplitud de una onda es la misma que la amplitud del cuerpo vibrante que produce la onda?
3. Tiempo-Periodo
El tiempo necesario para producir una onda completa o un ciclo se llama tiempo-periodo de la onda. Ahora, una onda completa es producida por una vibración completa del cuerpo vibrante. Por lo tanto, podemos decir que el tiempo necesario para completar una vibración se conoce como período de tiempo. La unidad de medida del período de tiempo es el segundo (s).
¿Por qué la velocidad y la rapidez no son siempre iguales en magnitud?
4. Frecuencia
Fuente: www.media.openschool.com
El número de ondas completas o ciclos producidos en un segundo se llama frecuencia de la onda. Como una onda completa es producida por una vibración completa del cuerpo que vibra, entonces podemos decir que el número de vibraciones por segundo se llama frecuencia. Por ejemplo: si se producen 10 ondas o vibraciones completas en un segundo, la frecuencia de las ondas será de 10 hertzios o 10 ciclos por segundo. ¿Sabes que la frecuencia de una onda es fija y no cambia aunque pase por diferentes sustancias?
La unidad S.I de frecuencia es el hertz o Hz. Un cuerpo vibrante que emite 1 onda por segundo se dice que tiene una frecuencia de 1 hertz. Es decir, 1 Hz es igual a 1 vibración por segundo.
A veces una unidad mayor de frecuencia se conoce como kilohercio (kHz) que es 1 kHz = 1000 Hz. La frecuencia de una onda se denota con la letra f.
La frecuencia de una onda es la misma que la frecuencia del cuerpo vibrante que produce la onda.
¿Cuál es la relación entre el tiempo-período y la frecuencia de una onda?
El tiempo necesario para producir una onda completa se llama tiempo-período de la onda. Supongamos que el tiempo-periodo de una onda es T segundos.
En T segundos el número de ondas producidas = 1
Por lo tanto, en 1 segundo, el número de ondas producidas será = 1/T
Pero el número de ondas producidas en 1 segundo se llama su frecuencia.
Por tanto, F = 1/Tiempo-periodo
f = 1/T
donde f = frecuencia de la onda
T = tiempo-periodo de la onda
5. Velocidad de la onda (velocidad de la onda)
La distancia recorrida por una onda en un segundo se llama velocidad de la onda o velocidad de la onda. Se representa con la letra v. La unidad S.I para medir la velocidad es metros por segundo (m/s o ms-1).
¿Cuál es la relación entre la velocidad, la frecuencia y la longitud de onda de una onda?
Velocidad = Distancia recorrida/ Tiempo empleado
Dejemos que v = λ / T
Donde T = tiempo empleado por una onda.
v = f X λ
Esta fórmula se conoce como ecuación de onda.
Donde v = velocidad de la onda
f = frecuencia
λ = longitud de onda
Velocidad de una onda = Frecuencia X Longitud de onda
Esto se aplica a todas las ondas como las ondas transversales como las ondas de agua, las ondas longitudinales como las ondas de sonido y las ondas electromagnéticas como las ondas de luz y las ondas de radio
Por lo tanto hemos aprendido varias características de las ondas de sonido.
Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases