¿Cuáles son las características de las ondas sonoras?

El sonido no es más que las vibraciones (una forma de energía) que se propaga en forma de ondas a través de un determinado medio. Los diferentes tipos de medios afectan las propiedades de la onda de manera diferente. ¿Significa esto que el Sonido no viajará si el medio no existe? Correcto. No lo hará. Es imposible que las ondas sonoras viajen en el vacío. Para diferentes seres vivos, la frecuencia audible varía, por ejemplo, para los humanos, las ondas sonoras que se encuentran entre la frecuencia de 20 Hz a 20 kHz son audibles, todas las frecuencias menores que esta son infrasónicas y todas las frecuencias superiores a esta frecuencia son ultrasónicas para los humanos. 

Hay tantas otras características de las ondas de sonido que afectan la onda y sus propiedades. Echemos un vistazo a ellos,

Características de las ondas de sonido

Las ondas sonoras son esas vibraciones que cuando se acercan a nuestros oídos, son llevadas al cerebro, y el cerebro procesa la información para que se escuche el sonido. Las características de las ondas sonoras afectan las ondas y la propagación de diferentes formas, existen 5 características básicas de la onda sonora. Cuando la vibración se dibuja en forma de onda, se vuelve muy fácil deducir las características con solo mirar la onda, 

Nota: La onda que se muestra arriba es una onda transversal, pero se sabe que las ondas de sonido son de naturaleza longitudinal, se representan en forma longitudinal para una mejor comprensión de los conceptos.

Longitud de onda (λ)

Una longitud de onda se define como la distancia mínima cubierta por la onda antes de que comience a repetirse. La longitud de onda es en realidad un parámetro de longitud, por lo tanto, la unidad SI de longitud de onda es el metro. La onda de sonido es de naturaleza longitudinal, y la combinación de la distancia de una rarefacción completa y la compresión da la longitud de onda. El símbolo de la longitud de onda utilizada es λ.

Período de tiempo (T)

El período de tiempo de una onda de sonido se define como el tiempo requerido para un ciclo completo. Un ciclo de la onda se define por una completa rarefacción y compresión en la vibración. El período de tiempo se mide en segundos. El período de tiempo también se usa para averiguar la frecuencia de la onda, el recíproco del período de tiempo da la frecuencia de la onda.

Frecuencia/Tono (ν)

La frecuencia de la onda de sonido se define como el número de ciclos completados por la onda en 1 segundo. La frecuencia de la onda también se puede definir como el número de vibraciones creadas por la onda en un segundo. La unidad de frecuencia del SI es Hertz (Hz) y se representa con el símbolo nu (ν). La frecuencia es ese parámetro de la onda que no cambia al cambiar el medio de propagación. Por lo tanto, la frecuencia de la onda siempre permanece igual.

Un ejemplo de la frecuencia de la onda es,

En la figura anterior, se va a determinar la frecuencia de la onda. Como se ve claramente que se completan dos ciclos en 1 segundo. Por lo tanto, se puede concluir que la frecuencia de la onda es de 2 Hz.

Fórmula para encontrar la frecuencia de la onda,

Frecuencia (ν) = 1/T, donde T= Periodo de tiempo

Nota: El Periodo de tiempo y la frecuencia de una onda son recíprocos y por lo tanto, si una onda tiene más Periodo de tiempo, tendrá menos frecuencia y viceversa.

Velocidad de la onda

La velocidad de la onda se define como la distancia recorrida por la onda sonora por unidad de tiempo. La distancia recorrida no es más que la longitud de onda de la onda. La unidad SI de la velocidad de la onda sonora es el metro/segundo (m/seg).

Velocidad de la onda de sonido = Longitud de onda/Período de tiempo

Velocidad de la onda de sonido = Longitud de onda × Frecuencia

v = λ × ν (m/s)

Amplitud/volumen (A)

La Amplitud de la onda indica la cantidad de energía presente en la onda. La amplitud se conoce normalmente como el volumen de la onda de sonido se define por la altura máxima (verticalmente) alcanzada por la onda, cuanto mayor sea la magnitud, mayor será el volumen. En una onda de sonido, la magnitud de una rarefacción o compresión se define como la amplitud de esa onda.

Problemas de muestra

Pregunta 1: Explique con la ayuda de diagramas cómo un cierto sonido es más fuerte que el otro.

Respuesta :

El volumen de cualquier sonido está determinado por su amplitud. Cuanto mayor es la amplitud de la onda, más fuerte es el sonido. A continuación, se muestran dos figuras diferentes que muestran las ondas de sonido de dos sonidos diferentes, donde el primer sonido es más fuerte y el segundo sonido es menos fuerte (más bajo)

Pregunta 2: El período de tiempo de una onda se da como 20 milisegundos. ¿Cuál será la frecuencia de esta onda?

Responder:

Como la fórmula conocida para la frecuencia de la onda es, 

Frecuencia= 1/período de tiempo

Frecuencia= 1/(20 × 10 ^-3 )

Frecuencia= 1000/20

Frecuencia= 50Hz

Pregunta 3: Se dan dos ondas con frecuencias de 10 Hz y 50 Hz. ¿Qué onda tiene más período de tiempo?

Responder:

El período de tiempo para la primera onda = 1/frecuencia 

= 1/10

= 0,1 segundo.

El período de tiempo para la segunda onda = 1/frecuencia

= 1/50

=0,02 segundo.

Por lo tanto, el período de tiempo de la primera ola es mayor que el período de tiempo de la segunda ola.

Pregunta 4: Explique en qué se diferencian las características de una onda de sonido y una onda de luz.

Responder:

Diferencia entre las características de la onda de sonido y la onda de luz,

• Las ondas de sonido son ondas longitudinales, mientras que las ondas de luz son ondas transversales.
• Las ondas sonoras siempre requieren un medio para viajar, es decir, no pueden viajar en el vacío, mientras que las ondas luminosas no requieren ningún medio material ya que son ondas electromagnéticas.
• La velocidad de la luz es de aproximadamente 330 m/s, mientras que la velocidad de la onda de luz es de 3 × 10 ⁸ m/s.
• Las ondas de sonido son ondas mecánicas, pero las ondas de luz son ondas electromagnéticas.

Pregunta 5: La velocidad de una onda es de 300 m/s y la longitud de onda es de 20 Hz. ¿Cuál será la longitud de onda de esta onda?

Responder:

La velocidad de una onda se da como,

Velocidad = frecuencia × longitud de onda 

300= 20 × λ

λ = 15 metros

Por lo tanto, la longitud de onda de esta onda es de 15 metros.

Pregunta 6: El período de tiempo de una onda es de 1 segundo y la longitud de onda es de 10 metros. Hay otra onda con un período de tiempo de 3 segundos y una longitud de onda de 30 metros. ¿Cuál de las dos ondas tiene más velocidad?

Responder:

Velocidad de la primera onda = 10/1

Velocidad = 10 m/s

Velocidad de la segunda onda = 30/3

Velocidad = 10 m/s

Por lo tanto, la velocidad de ambas ondas es igual.