Problemas Sonido

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PROBLEMAS SONIDO 1. El oído humano percibe sonidos cuyas frecuencias están comprendidas entre 20 y 20000 hertz . Calcular la longitud de onda de los sonidos extremos, si el sonido se propaga en el aire con la velocidad de 330 ms-1. Al ser = v/, las longitudes de onda correspondientes a los sonidos extremos que percibe el oído humano serán, respectivamente: 2. Un foco sonoro colocado bajo el agua tiene una frecuencia de 750 hertz y produce ondas de 2 m. ¿Con qué velocidad se propaga el sonido en el agua? La velocidad de propagación viene dada por la ecuación: 4. ¿Cuál es el nivel de sensación sonora en decibelios correspondiente a una onda de intensidad 10 -10 Wm -2 ? ¿ Y de intensidad 10 -2 Wm -2 ? (Intensidad umbral 10 -12 Wm -2 ). Al ser S = 10 log(I/I0) db, resulta: 5. Demostrar que si se duplica la intensidad de un sonido, el nivel de sensación sonora aumenta en 3,0 decibelios. Tomando como I0 la intensidad inicial, la sensación sonora S0 correspondiente a dicha intensidad I0 es: y la correspondiente a una intensidad doble:

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PROBLEMAS SONIDO

1. El oído humano percibe sonidos cuyas frecuencias están comprendidas entre 20 y 20000 hertz . Calcular la longitud de onda de los sonidos extremos, si el sonido se propaga en el aire con la velocidad de 330 ms-1.

Al ser = v/, las longitudes de onda correspondientes a los sonidos extremos que percibe el oído humano serán, respectivamente:

 2. Un foco sonoro colocado bajo el agua tiene una frecuencia de 750 hertz y produce ondas de 2 m. ¿Con qué velocidad se propaga el sonido en el agua?

La velocidad de propagación viene dada por la ecuación:

4. ¿Cuál es el nivel de sensación sonora en decibelios correspondiente a una onda de intensidad 10-10 Wm-2? ¿ Y de intensidad 10-2 Wm-2? (Intensidad umbral 10-12 Wm-2).

Al ser S = 10 log(I/I0) db, resulta:

5. Demostrar que si se duplica la intensidad de un sonido, el nivel de sensación sonora aumenta en 3,0 decibelios.

Tomando como I0 la intensidad inicial, la sensación sonora S0 correspondiente a dicha intensidad I0 es:

y la correspondiente a una intensidad doble:

8. Dos altavoces A y B están alimentados por el mismo amplificador y emiten ondas sinusoidales en fase. El altavoz B está a 2,00 m del altavoz

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A. La frecuencia de las ondas producidas por los altavoces es 700 Hz y su velocidad en el aire es de 350 m/s. Considerar el punto P entre los altavoces y a lo largo de la línea que los conecta, a una distancia x hacia la derecha del altavoz A. ¿para qué valores de x se producirán interferencias destructivas en el punto P?

La diferencia de caminos para producir interferencias destructivas debe ser:

 

10. Un tubo de órgano abierto en los dos extremos tiene dos armónicos sucesivos con frecuencias de 240 y 280 Hz ¿Cuál es la longitud del tubo?.

La longitud de onda correspondiente a los distintos armónicos, en un tubo con los extremos abiertos, es:.

n = 2L/n siendo n = 0,1,2,3.0....

La frecuencia de dos armónicos sucesivos es: fn = v·n/2L; fn +1 = v·(n+1)/2L, siendo v la velocidad de propagación

La relación entre las frecuencias 280/240 = n+1/n de donde se deduce que:

28n = 24n + 24 4n = 24 n = 6

suponiendo que la velocidad del sonido es v = 340 ms-1 la longitud de onda del sexto armónico es: 340/240 = 2L/6 de donde la longitud del tubo es:

L = 4,25 m

11. Calcular la frecuencia de los sonidos emitidos por un tubo abierto y otro cerrado de 1 m de longitud produciendo el sonido fundamental. (Velocidad del sonido 340 ms-1)

Si L es la longitud del tubo, se verifica para el primer armónico:

Tubos abiertos:

Tubos cerrados:

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Las frecuencias correspondientes serán:

14. Una cuerda de un instrumento musical tiene 0,84 m de longitud y su frecuencia funda- mental es de 192 hertz. ¿Cuál será dicha frecuencia si la cuerda se acorta hasta 0,62 m.

Si la cuerda se acorta, la longitud de onda de las ondas estacionarias disminuye en la misma proporción y al ser:

, se verificará:

CUESTIONES

C.1. Una profesora de física cuando da clase produce un sonido con una intensidad de 500 veces mayor que cuando susurra. ¿Cuál es la diferencia de niveles en decibelios?

 

C.2. La intensidad debida a un número de fuentes de sonido independientes es la suma de las intensidades individuales ¿Cuántos decibelios mayor es el nivel de intensidad cuando cuatro niños lloran que cuando llora uno?

La diferencia entre los dos niveles es S2 - S1 = 10 log 4 + 10 log I - 10 log I0 - 10 log I + 10 log I0 = 10 log 4 = 6 db

C.3. Se ha comprobado que cierto pájaro tropical vuela en cuevas totalmente oscuras. Para sortear los obstáculos utiliza el sonido, pero la

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frecuencia más elevada que puede emitir y detectar es de 8000 Hz . Evaluar el tamaño de los objetos más pequeños que puede detectar.

Suponiendo que la velocidad del sonido es 340 ms-1, la longitud de la onda sería:

y este es el orden de magnitud de los objetos que puede detectar a partir de los cuales se produce difracción

Física I. Sonido. Problemas Resueltos

En este apartado, se ejemplifica a través de un modelado, la solución de un problema del tema que estamos tratando, paso a paso.

1. En época de lluvia, es muy común que de momento se observa una luz brillante y posteriormente el trueno. ¿A qué distancia se produce un rayo? Si al observar el relámpago de luz, cuatro segundos después se escucha el trueno.

Incógnita: (d) distancia a la que se produce un rayo.Datos: tiempo = 4 segundos; velocidad del sonido del aire: 340 m/sSolución:

a) primero hay que realizar el  despeje de la distancia de la

expresión

(el tiempo esta dividiendo pasa al otro termino multiplicando).

b) como segundo paso se sustituyen los valores en la expresión matemática.

                 d = 1360 m(distancia a la que se produjo el rayo)

2. Considerando el problema anterior, si la distancia a la que se produjo un rayo fue de 1360 m, ¿en qué tiempo se escucharía el trueno? Si el sonido ahora viaja por agua.

Incógnita: tiempo de propagación del sonido (t)Datos: (d) 1360 m, velocidad del sonido en el agua: 1500 m/sSolución:

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a) primero hay que realizar el despeje del tiempo de la expresión

( el tiempo que esta dividiendo pasa al otro término multiplicando y se tiene tv = d como paso intermedio, por lo que finalmente la v

pasa dividiendo).

b) como segundo paso se sustituyen los valores en la expresión matemática         

                   t = 0.90 s

(el tiempo fue menor)

3. Una tubería de acero es golpeada a una distancia de 3.2 Km. Y el sonido tarda en llegar al punto donde se escucha en 0.53 segundos ¿a qué velocidad viaja el sonido?

Incógnita: velocidad del sonido en el acero Datos: d = 3.2 Km. ; t = 0.53 segundos Solución:

a) Primero se convierten los kilómetros a metros ( 1 Km. = 1000 m)

3.2 Km. = 3200 m

b) Se utiliza la expresión matemática v = d/t  y se sustituyen los valores

(la velocidad del sonido en el acero es aproximadamente de 6000 m/s )

4. El sonido de una cuerda indica un tono de DO si la frecuencia de éste es de 261 Hertz. Y se transmite en el aire ¿cuál será la longitud de onda?

Incógnita: longitud de onda Datos: frecuencia 261 Hz. ; velocidad del sonido en el aire 340 m/sSolución:

a) primero hay que despejar a b) como segundo paso se

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la longitud de onda de la expresión

(la frecuencia esta multiplicando pasa al otro termino dividiendo).

sustituyen los valores en la expresión matemática.

5. Un péndulo realiza 10 oscilaciones en un tiempo de 24 segundos, ¿cuál será su periodo y su frecuencia?

      Incógnita: periodo (T); frecuencia (f)     Datos: oscilaciones en 24 Solución:

   a) Como primer paso hay que encontrar el periodo, esto se hace dividiendo el tiempo entre el número de oscilaciones, para encontrar el tiempo de una oscilación.

    b) Conociendo el periodo se sustituye en la expresión de la frecuencia. 

Guía de Ejercicios Velocidad de Propogación de la Ondas06/08/2010 Moisés Cid C. Sin comentarios Aquí les dejo la primera guía de ejercicios de este 2° semestre, la que tendrá puntaje acumulativo para las pruebas. Esta guía cuenta con 5 ejercicios por desarrollar y un ejercicio desarrollado paso a paso a modo de explicación.

EJEMPLO DE RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS

Este ejemplo sirve como pauta básica para el desarrollo de ejercicios de aplicación en distintas áreas de la física.

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Resolver una situación problemática (en adelante ejercicio) supone el hallar un resultado matemático de una o mas variables físicas cuyo valor no sabemos (en adelante incógnitas), esto a partir de la información entregada en el enunciado del ejercicio y con la ayuda de la relaciones matemáticas (en adelante ecuaciones) que relacionen las magnitudes físicas involucradas en la situación.

EjemploUna onda viaja a través de un medio material con una velocidad de 650 [m/s] y su longitud de onda es de 32,5 [m] ¿Cuál es su periodo y cuál es su frecuencia?

A partir del enunciado escrito que describe la situación debemos ser capaces primero de entender la situación, saber que se nos esta preguntando y luego ser capaces de relacionar las distintas magnitudes físicas conocidas y desconocidas (en su valor) con los conocimientos que poseemos.

Pasos básicos a seguir para la resolución de un ejercicio:

1° Paso: Identificar la magnitudes físicas involucradas en el ejercicio, diferenciando las conocidas y las incógnitas. luego y primordial es crear una tabla de datos que indique claramente el valor y la unidad de medida de las magnitudes físicas conocidas.

2° Paso:Transformar las unidades de medida de los valores conocidos a unidades de medida del S.I, en el caso de este ejemplo en particular no es necesario porque los valores conocidos estan expresados en unidades de S.I.

3° Paso: Identificar la ecuaciones que necesitamos para encontrar los valores de las incógnitas.

Para este ejemplo las ecuaciones que conocemos para la velocidad de propagación de una onda son:

ó ó

De aquellas ecuaciones que conocemos debemos ser capaces de distinguir cuales nos son útiles y cuales no. Debemos primero darnos cuenta que ecuaciones de las que tenemos relacionan las magnitudes físicas cuyos valores conocemos, con las incógnitas.Luego debemos identificar si nos es posible resolver dichas ecuaciones a partir de los datos que tenemos en cada una de ellas (una ecuación tiene solución si solo posee una incógnita.

Esta ecuación no podemos resolverla porque no conocemos el valor de la distancia ni del tiempo.

Esta ecuación podemos resolverla porque conocemos el valor de la longitud de onda y del periodo.

Esta ecuación podemos resolverla porque conocemos el valor de la longitud

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de onda y de la frecuencia.

4° Paso:Incluir los valores conocidos en las ecuaciones que nos permitirán llegar al resultado esperado.

y

5° y Ultimo Paso: Resolver la ecuaciones correspondientes hasta obtener un resultado.

y

GUÍA DE EJERCICIOS

1.- ¿A qué distancia ha caído un rayo si luego de ver el destello a lo lejos pasaron 4 segundos hasta que se escucho su sonido? (velocidad del sonido = 340 [m/s].

2.- El sonido en un gas desconocido recorre 4410 [m] en un tiempo de 3,5 segundos ¿Cuál es la velocidad de propagación del sonido en ese gas?¿A qué gas corresponde?

3.- Un sonido se propaga por el aire, a una temperatura de 15°C y posee una frecuencia de 500 [Hz] ¿Cuál es su longitud de onda?

4.- Una onda posee una frecuencia de 500 [Hz] y una longitud de onda de 10,6 [m] ¿Cuál es la velocidad con que se propaga?

5.- Una onda que transporta la señal de una emisora radial posee una frecuencia de 99,3

[MHz] ( ) ¿Cuál es su longitud de onda si se propaga con una velocidad de 300.000.000 [m/s]

Ejemplo. ¿Cuál es la velocidad del sonido en el aire cuando la temperatura en el ambiente es de 31°C?

Datos Planteamiento Sustitución

T = 31 ºC V = 331 m/s +(0.6 m/s ºC)(T ºC) V =331m/s + 0.6 m/s ºC(31 ºC).

V = 349.6 m/s

Ejemplo. A una distancia de 6 Km. De una persona ocurre una explosión. ¿Cuánto tiempo después de ocurrida ésta, la oiría la persona, considerando la temperatura ambiente de 14°C.

Datos Planteamiento Sustitución

T = 14 ºC V =331 m/s+(0.6 m/s ºC)(T ºC) V = 331 m/s + 0.6 m/s ºC ( 14 ºC )

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d = 6km = 6000 m V= 339.4 m/s

= 6000 = 17.678 seg.

 

Ejemplo. La velocidad de las ondas longitudinales en una varilla de metal es de 6000 m/s. ¿Cuál es el módulo de Young del material de la varilla si la densidad es de 8200 Kg/m3

Datos Planteamiento Sustitución

V = 6000 m/s Y = ( 8200 kg / m2) ( 6000 m/s )2

r= 8200 kg/m3 Y = rV2 Y = 2.952 x 1011 Joules

 

Ejemplo. ¿Cuál es la velocidad del sonido en el agua si el módulo volumétrico para este líquido es de 2.2X109

N/m2?

Datos Planteamiento Sustitución

Vs = ?

= 2.2 x 109 N/m2 V = 1483.23 m/s

Ejemplo. Calcular la velocidad del sonido del aire en un día en que la temperatura es de 27° y la masa molecular del aire es de 29X10-3 Kg/mol y la constante universal 8.31Joules/mol°K.

Datos Planteamiento Sustitución

V = ?

T = 27 ºC = 300 ºK V = 347.2 m/s

M = 29 x 10-3 kg/mol V =331 m/s + 0.6 m/s (TºC) V = 331 m/s + 0.6 m/s (27 ºC)

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R = 8.31 Joules/ mol ºK V = 346.70 m/s

Ejemplo. Calcular la rapidez de las ondas longitudinales en el aire a la temperatura de 0°C y a una presión de 76 cm de columna de Mercurio. La densidad del aire en estas condiciones es de 1.293 Kg/m3

13600kg/m3. 

Datos Planteamiento Sustitución

T = 0 ºC P = gh P = (13600 kg/m3 ) (9.8 m/s2) (0.76m)

P = 101292.8 N/m2

Pr = 76cm Hg

r= 1.293 kg/m3 v = 331.172 m/s

1.      Para poder detectar objetos mediante ondas, la longitud de onda ha de ser como máximo del orden de la dimensión del objeto. ¿Cuál debe ser la frecuencia de los ultrasonidos de un murciélago para detectar insectos de 1 mm? (Velocidad del sonido en el aire = 340 m/s)

Sol. 3,4 105 Hz

 

 

2.      Los delfines emiten ultrasonidos de 2,5 105 Hz ¿Qué grosor máximo deben tener las cuerdas de una red para que no la detecten los delfines? (Velocidad del sonido en el agua = 1500 m/s)

Sol. 6 mm

 

 

3.      ¿A qué distancia de una roca reflectora se halla un cazador que oye el eco tres segundos después del disparo?

Sol. 510 m

 

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4.      Un sonido tiene una intensidad de 10-8 w/m2 ¿Cuál es su nivel de intensidad?

Sol. 40 dB

 

5.      Una ventana cuya superficie es de 1,5 metros cuadrados está abierta a una calle cuyo ruido produce un nivel de intensidad de 65 dB. ¿Qué potencia acústica entra por la ventana?

Sol. 4,74 10-6 W

 

6.      Un automóvil viaja hacia una montaña a 72 Km/h, hace sonar el claxon y recibe el eco a los 2 segundos. ¿A que distancia está de la montaña?

Sol. 320 m

 

7.      Si te acercas tres veces más al foco sonoro ¿Cómo varia la intensidad del sonido?

  ONDAS Y SONIDO 2010Primera Parte1.El período de una onda mecánica es 3/5. ¿Cuál es la frecuencia de la onda?2.Una onda en una cuerda se propaga con una velocidad de 12(m/s). Si el período de la onda es de0,6(s). ¿Cuál es su longitud de onda?3.La frecuencia de una onda es 60Hz y su longitud de onda es de 0,3(m). De acuerdo a esto ¿cuáles su rapidez de propagación?4 . S i l a f r e c u e n c i a d e o s c i l a c i ó n d e l a o n d a q u e e m i t e u n a r a d i o e s t a c i ó n d e F M e s d e 1 0 0 M H z . Calcular: El periodo de vibración y la longitud de la onda.5.Una onda sonora en el aire tiene una frecuencia de 262 Hz y viaj a con una rapidez de 343(m/s).¿Cuál es la separación entre las crestas de la onda?6.Una regla metálica se hace vibrar sujetándola al borde de una mesa, de modo que su frecuenciaes de 5,0 Hz. ¿Se escucha el sonido?, ¿cuántas vibraciones se originan por minuto?, determine elperiodo de la vibración.7.El limpia parabrisas de un automóvil realiza 15 oscilaciones en 30 segundos. ¿Cuál es su periodo?Y su frecuencia expresada en Hz?8.A qué rapidez se propaga un sonido en el aire a 1 (atm) de presión cuando la temperatura es de0°C y 12°C.9.A qué temperatura se encuentra el aire, a 1(atm), si el sonido se transmite por él a 1250(Km/H).10.Una persona desde su embarcación envía una señal hacia la profundidad del mar; 1,5 segundosmás tarde se escucha el eco de la onda reflejada en el suelo marino directamente debajo. ¿Cuál esla profundidad del mar en ese punto?11.Dos ondas que viajan a lo largo de una cuerda estirada tienen la misma frecuencia, pero unatransporta cuatro veces la potencia de la otra. ¿Cuál es la razón de las amplitudes de estas dosondas?12.¿Cuál es la longitud en cm, de un tubo cerrado en un extremo, si la frecuencia de su quintoarmónico es de 900 Hz en un día que la temperatura es de 20°C?13.En un auto detenido se hace sonar una bocina de frecuencia 400 Hz.

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¿Qué frecuencia escucharáuna persona en un auto que se acerca a una velocidad de 72 (Km/h)? (considere Vs=343m/s)14.U n c a r r o d e b o m b e r o s s e m u e v e a 5 4 ( K m / h ) d e d e r e c h a a i z q u i e r d a . S u s i r e n a t i e n e u n a frecuencia de 600 Hz en reposo. Si una camioneta avanza hacia el carro de bomberos a 72(Km/h),calcular la frecuencia que escucha el conductor de la camioneta, si la temperatura ambiente es de20°C. Cuando la camioneta y el carro de bomberos se acercan y Después de encontrarse.15.Calcular la frecuencia de los sonidos emitidos por un tubo abierto y otro cerrado de 1m de longitudproduciendo el sonido fundamental.16.Se ha comprobado que cierto pájaro tropical vuela en cuevas totalmente oscuras. Para sortear losobstáculos utiliza el sonido, pero la frecuencia más elevada que puede emitir y detectar es de8000Hz. Evaluar el tamaño de los objetos más pequeños que puede detectar.

Soluciones Primera Parte1 . 5 / 3 H z2 . 7 , 23 . 1 8 4 . 1 x 1 0 - 8 ( s ) , 3 ( m ) 5 . 1 , 3 1 ( m )6.NO, 300 vib, 0,2 (s)7 . T = 2 ( s ) , f = 0 , 5 H z 8 . 3 3 1 m / s 9 . 2 7 , 4 ° C 1 0 . 2 2 9 5 m 1 1 . 1 : 2 12.47,6(cm)13.423,3 Hz14.664Hz, 541Hz15.85Hz y 170Hz16.0,0425

Esto esta impreso

SONIDO – ACÚSTICA

Para un oído normal, en condiciones normales, sin ruidos alrededor, un auricular puesto en el oído produce un umbral sonoro de 0 dB cuando la potencia es de 10-12 W. Es decir, un oído normal, lo menos que puede oír son 10-12 vatios, lo que supone 0 dB. Si aumentamos la potencia de ese sonido (generalmente medido a 1 Khz, ya que el oído no responde por igual a todas las frecuencias) conseguiremos que se produzca dolor a unos 120 dB.

La relación de potencias se mide en decibelios:

NPS (Nivel de Potencia del Sonido)= 10  dB. Donde Wo= 10-12 vatios.

Así pues si sustituimos 120 dB y 10-12 vatios tendremos:

120 = 10 log  , de donde W = 1 vatio.

Por ejemplo, si con 1 w se producen 120 dB, ¿Cuánto será necesario para producir 100 dB de igual forma?

100 = 10 log  , de donde W = 0,01 vatio, es decir 10 milivatios.

Así pues un vatio de potencia acústica en un auricular está en el umbral doloroso y peligroso de rotura de tímpano.

Potencia = Intensidad x Área, es decir W = I x A Si 1 vatio en el oído produce 120 dB, ¿Cuántos dB producirá ese 1 vatio a, por ejemplo, 1 metro de distancia?. El sonido se reparte de forma esférica, idealmente, produciendo una intensidad sonora igual a la Potencia (W) por unidad de Superficie (A). La intensidad producida por 1 watio a 1 metro es:

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I = W/A =  w/m2

Conclusión, si la fuente de 1 vatio que producía 120 dB en el oido, la separamos 1 metro, producirá 109 db, o lo que es lo mismo, 1 vatio a un metro, está en el umbral doloroso.  

Problema:

Una unidad de aire acondicionado opera con un nivel de intensidad de sonido de 73 dB. Si se pone a trabajar en un cuarto, con un nivel de sonido ambiental de 68 dB ¿Cuál será la intensidad resultante?

NI1 = 10 log I1/Io = 73 dB, o bien I1 = I0 x 1,9 107 w/m2 NI2 = 10 log I2/Io = 68 dB, o bien I2 = I0 x 0,6 107 w/m2 I = I1 + I2 = (1,9 + 0,6) 107 = 2,5 107 w/m2 NI = 10 log (I/I0) = 10 log 2,5 107 = 73,9 dB

Problema:

Si un sonido tiene una potencia de 1 W. a 1 metro, y produce un Nivel de Sonido de 109 dB, y ahora se duplica su potencia, ¿Cuántos dB se incrementa el nivel de sonido?

Respuesta: 3 dB    

INTENSIDAD DEL SONIDO

La intensidad de un sonido es la magnitud de la sensación auditiva producida por la amplitud de las perturbaciones que llegan al oído. Ahora bien, la energía por la que vibra un sonido es una propiedad física, mientras que la sonoridad es una interpretación mental. La sonoridad de un sonido es, por lo tanto, una cualidad subjetiva y se puede medir con instrumentos. No se ha establecido una escala absoluta para medir la sonoridad de un sonido. Se usa una escala relativa, basada en el logaritmo de la relación de dos intensidades.

El fono es una unidad acústica usada para medir el nivel total de sonoridad de un ruido. Un tono puro de 1000 c/seg. a un nivel de intensidad de sonido de 1 db se define como un sonido con nivel de sonoridad de 1 fono. Todos los demás tonos tendrán un nivel de sonoridad de n fonos si el oído los considera que suenan tan sonoros como un tono puro de 1000 c/seg. de frecuencia a un nivel de intensidad de n db.

El nivel de sonoridad de un tono de 30 fonos, al igual que el decibelio, no es la mitad del sonido de un tono de 60 fonos de nivel de intensidad sonora. Un tono de una frecuencia de 500 Hz a un nivel de sonoridad de 40 fonos, sin embargo, llega exactamente al ido como cualquier otro sonido de 40 fonos en cualquier otra frecuencia. (lo que pasa es que el oído no los "siente" igual, según veremos).

El nivel de sonoridad de un sonido se define como

NS = 10 log I/10-12 fonos

Donde I es la intensidad del sonido en w/m2.

La figura siguiente muestra curvas de igual nivel de sonoridad en fonos sobre toda la banda de frecuencias audibles en función del nivel de intensidad en dB o de la intensidad en w/m2. La curva superior de 120 fonos representa el umbral de dolor, en tanto que la curva inferior de 0 fonos representa el umbral de audición. A bajos niveles de intensidad el oído humano es más

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sensible a frecuencias entre 1000 y 5000 ciclos/seg. y a muy altos niveles de intensidad, la respuesta es más uniforme.

EL OIDO HUMANO

El mecanismo de audición humana es esencialmente un transductor electroacústico altamente sensible que responde a ondas sonoras de un amplio alcance de frecuencias, intensidades y formas de onda. Éste transforma las fluctuaciones de presión acústica en pulsos en el nervio auditivo. Estos pulsos son llevados al cerebro, el cual los interpreta e identifica, y los convierte en sensaciones: la percepción del sonido.

Como la respuesta del oído humano es puramente subjetiva, no puede medirse directamente como las cantidades físicas. La respuesta del oído humano varía tanto con la frecuencia (de 20 a 20000 c/seg.) como por la intensidad del sonido (de 10-12 a 1 w/m2). No obstante el oído humano es más sensible a los cambios de frecuencia que a los de intensidad y más sensible a sonidos de baja intensidad que a los de alta intensidad. A causa de su respuesta no lineal a las ondas sonoras, el oído humano capta realmente sonidos de varias frecuencias.

Nivel de sensación NS de un tono es el número en decibelios por el cual excede su umbral de audición.

NS = 10 log I/Iu db

Donde I es la intensidad del tono e Iu es la intensidad en el umbral de audición.

El mecanismo de audición es altamente elástico a cambios de intensidad y puede sobrecargarse. La sordera se mide generalmente por la cantidad de audición que se ha perdido en db. La sordera conductiva es el deterioro de la audición debido a la obstrucción o anormalidades del oído medio. La sordera patológica es la pérdida de audición causada por defectos en un nervio.

En un examen de audición o, también llamado audiometría, se emplean audiómetros, atenuadores, interruptores y audífonos para determinar el umbral de audición, los defectos y los deterioros de la audición.

La capacidad del oído humano para identificar y localizar la dirección de una fuente de sonido con gran exactitud se denomina audición binaural o localización auditiva. Se debe a la diferencia de la intensidad sonora en los dos oídos causada por la difracción y por la diferencia de fase del sonido que llega en tiempos diferentes a los dos oídos.

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PROBLEMAS

1. Un sonido puro de 200 c/seg. tiene un nivel de intensidad de 60 dB.

¿Qué nivel de sonoridad tiene? ¿Qué nivel de intensidad tendría que tener un tono de 1000 Hz para que tuviera el mismo nivel de sonoridad?.

Respuestas:

o 52 fonos aproximadamente.o 45 db aproximadamente.

2. El nivel de sonoridad de un tono puro de 1000 Hz es de 60 fonos. ¿Cuántos de estos tonos deben hacerse sonar al mismo tiempo para producir un nivel de sonoridad que sea el doble del producido por un solo tono?.

Respuesta:

o nivel de sonoridad doble: 120 fonos.o Intensidad de uno de estos tonos:o NI = 10 log (I/10-12) dbo 60 dB implica I = 10-6 w /m2

o 120 db implica I = 1 w/m2

o luego hacen falta un millón de tonos.

3. Un tono puro de 60 dB de nivel de intensidad y 1000 Hz de frecuencia se combina con otro tono puro de nivel de intensidad de 50 dB y 1000 Hz. Determinar el nivel de sonoridad de la combinación.

Nota: las intensidades se suman: IT = I1 + I2. Las sonoridades no se suman. Nivel=decibelios

Respuesta: 60,44 fonos.

4.Se emiten tres tonos puros de 100 Hz a 60 db, 500 Hz a 70 dB y 1000 Hz. a 80 dB.

a- ¿Cuál se oye más fuerte? b- ¿Cuál es el nivel de sonoridad de los tres juntos?Respuestas:

a- el de 1000 Hz b- unos 80,5 db.

EJERCICIOS SOBRE CALCULO DE DENSIDAD, MASA Y VOLUMEN.

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Para afianzar los conceptos y forma de hallar la densidad, la masa y el volumen de algunas sustancias resuelva los siguientes ejercicios:1) Calcular la densidad en g/cm ³ de:a) granito, si una pieza rectangular de 0,05 m x 0,1 m x 23 cm, tiene una masa de 3,22 kKRespuesta: 2,8 g/cm ³b) leche, si 2 litros tienen una masa de 2,06 kg.Respuesta: 1,03 g/cm ³c) cemento, si una pieza rectangular de 2 cm x 2 cm x 9 cm, tiene una masa de 108 g.Respuesta: 3 g/cm ³d) nafta, si 9 litros tienen una masa de 6.120 g.Respuesta: 0,68 g/cm ³e) Marfil, si una pieza rectangular de 23 cm x 15 cm x 15,5 cm, tienen una masa de 10,22 kg.Respuesta: 1,91 g/cm ³2) Calcular la masa de:a) 6,96 cm ³ de cromato de amónio y magnesio si la densidad es de 1,84 g/cm ³.Respuesta: 12,81 gb) 86 cm ³ de fosfato de bismuto si la densidad es de 6,32 g/cm ³.Respuesta: 543,42 gc) 253 mm ³ de oro si la densidad es de 19,3 g/cm ³.Respuesta: 4,88 gd) 1 m ³ de nitrógeno si la densidad es de 1,25 g/l.Respuesta: 1.250 ge) 3,02 cm ³ de bismuto si la densidad es de 9,8 g/cm ³.Respuesta: 29,6 gf) 610 cm ³ de perclorato de bario si la densidad es de 2,74 g/cm ³.Respuesta: 1,67 kgg) 3,28 cm ³ de antimonio si la densidad es de 6,7 g/cm ³.Respuesta: 21,98 g3) Calcular el volumen de:a) 3,37 g de cloruro de calcio si la densidad es de 2,15 g/cm ³.Respuesta: 1,57 cm ³b) 40,5 g de silicato de cromo si la densidad es de 5,5 g/cm ³.Respuesta: 7,36 cm ³c) 2,13 kg de estaño si la densidad es de 7,28 g/cm ³.Respuesta: 292,58 cm ³d) 12,5 g de hierro si la densidad es de 7,87 g/cm ³.Respuesta: 1,59 cm ³e) 706 g de sulfato de cerio si la densidad es de 3,17 g/cm ³.Respuesta: 222,71 cm ³f) 32,9 g de magnesio si la densidad es de 1,74 g/cm ³.Respuesta: 18,91 cm ³4) La densidad del azúcar es 1590 kg/m ³, calcularla en g/cm ³.Respuesta: 1,59 g/cm ³• EJERCICIIOS TOMADOS DE fISICANET, http://www.fisicanet.com.ar/quimica/materia/tp06_densidades.php.

Cuál es la densidad de un material, si 30 cm cúbicos tiene una masa de 600 gr?

Page 17: Problemas Sonido

Solución:

Sabemos que

De los datos del problema sabemos que:

m = 600 gr. V = 30 cm3

Entonces reemplazando en la formula:

ρ = m / V

ρ = 600 gr / 30 cm3

ρ = 20 gr / cm3

2¿Cuál es la densidad de un material si tiene una masa de 20 kg y un volumen total de 2 metros cúbicos?

Respuesta: 10 Kg / m3

3¿Cuál es la densidad de un material si tiene una masa de 12 libras y un volumen de 6 m cúbicos?

Solución:

Primero tenemos que pasar la masa de libras a kilogramos

Sabemos que:  1 libra = 0,45 Kilogramos

Entonces: 12 libra = 0,45 x 12 Kg = 5,4 Kg

masa (m) = 5,4 Kg V = 6 m3

Reemplazando en la formula de la densidad:

ρ = m / V

ρ = 5,4 Kg / 6 m3

ρ = 0,9 Kg / m3

4La densidad del agua es 1.0 g/cm cúbico, ¿Qué volumen ocupara una masa de 3000 gr?

Solución:

Según los datos del problema:

ρ = 1 g / cm3

m = 3000 gr

Page 18: Problemas Sonido

Reemplazando en la formula de la densidad:

ρ = m / V

1 gr / cm3 = 3000 gr / V

V = 3000  / 1    cm3

V = 3000 cm3

5La densidad del Cobre es 8.9 g/cm cúbico ¿Qué volumen ocupara una masa de 500 gr?

Respuesta: V = 56,179 cm3

6La densidad del aire es 0.00129 g/cm cúbico ¿Qué volumen ocupara una masa de 10000 gr?

Respuesta: V = 7751937,98 cm3

7Un trozo de material tiene un volumen de 2 cm cúbicos si su densidad es igual 2.7 gr / cm cúbico ¿Cuál es su masa?

Solución:

Según los datos del problema:

ρ = 2,7 gr / cm V = 2 cm3

De la formula de la densidad:

2,7 gr / cm3 = m / 2 cm3

m = 2,7 gr / cm3 x 2 cm3

m = 5,4 gr

8Un trozo de oro tiene un volumen de 1 cm cúbico, si la densidad del oro es 19.30 gr/cm cúbico. ¿Cuál es su masa?

Respuesta: masa = 19,30 gr