Trabajo de Fisica

ACÚSTICA 

Ondas

Se utiliza el término "onda" para definir a toda aquella alteración que se da sobre algún tipo de materia que normalmente debería presentar otras características. La onda por lo general tiene que ver con la aparición de un movimiento continuo y que se propaga a través de la conducción de cierto tipo de energía. La onda, a diferencia de otras alteraciones, es dinámica y se transporta en espacio y tiempo a la vez. En este sentido, la representación que comúnmente se vincula con la idea de onda es aquella que sucede en una porción de agua quieta al caer una gota o al generarse cierto movimiento.

Elementos de las ondas

Cresta: Es el punto de máxima elongación o máxima amplitud de la onda; es decir, el punto de la onda más separado de su posición de reposo.

Periodo: Es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente.

Amplitud: Es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.

Frecuencia: Es el número de veces que es repetida dicha vibración por unidad de tiempo. En otras palabras, es una simple repetición de valores por un período determinado.

Valle: Es el punto más bajo de una onda.

Longitud de onda: Es la distancia que hay entre el mismo punto de dos ondulaciones consecutivas, o la distancia entre dos crestas consecutivas.

Nodo: Es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.

Elongación: Es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la línea de equilibrio.

Ciclo: Es una oscilación, o el recorrido desde el nodo que inicia la trayectoria de la cresta hasta el nodo que termina la trayectoria del valle o viceversa.

Velocidad de propagación: Es la velocidad a la que se propaga el movimiento ondulatorio. Su valor es el cociente de la longitud de onda y su período.

Tipos de ondas

Según el movimiento de las partículas:

• Ondas transversales :son aquellas en las que las partículas vibran perpendicularmente a la dirección en la que se propaga la onda. Por ejemplo: la luz.

• Ondas longitudinales: son aquellas en las que las partículas vibran en la misma dirección en la que se propaga la onda. Por ejemplo: el sonido.

Según sea el medio en el que se propagan: 

• Ondas mecánicas: son aquellas que necesitan un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Por ejemplo: las olas del mar.

• Ondas electromagnéticas: son aquellas que no necesitan un medio elástico para propagarse, es decir, se propagan en el vacío. Por ejemplo: las ondas de radio.

• Ondas gravitacionales: son aquellas que alteran la geometría del espacio-tiempo. Es común representarlas viajando en el vacío. Por ejemplo: dos estrellas que giran la una alrededor de la otra.

Según la propagación: 

• Ondas unidimensionales: son aquellas que se propagan en una sola dirección. Por ejemplo: la vibración de una cuerda.

• Ondas bidimensionales o superficiales: Son aquellas que se propagan en dos direcciones. Por ejemplo: olas en la superficie del agua.

Ondas tridimensionales o esféricas: son aquellas que se propagan en tres direcciones. Por ejemplo: la luz, el sonido.

Según sea la periodicidad:

• Ondas periódicas: Son aquellas que son producidas por ciclos repetitivos de perturbaciones. Por ejemplo: las ondas sonoras.

• Ondas no periódicas: Son aquellas que son producidas por una perturbación aislada. Por ejemplo: las ondas del electrocardiograma.

Acústica
 La acústica es una rama de la física interdisciplinaria que estudia el sonido, infrasonido y ultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a través de la materia (tanto sólida como líquida o gaseosa) (no pueden propagarse en el vacío) por medio de modelos físicos y matemáticos. A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o reproducción del sonido. La ingeniería acústica es la rama de la ingeniería que trata de las aplicaciones tecnológicas de la acústica.

La acústica considera el sonido como una vibración que se propaga generalmente en el aire a una velocidad de 343 m/s (aproximadamente 1 km cada 3 segundos), o 1235 km/h en condiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 20 °C).

Historia

La acústica tiene su origen en la Antigua Grecia y Roma, entre los siglos VI a. C. y I d. C. Comenzó con la música, que se venía practicando como arte desde hacía miles de años, pero no había sido estudiada de forma científica hasta que Pitágoras se interesó por la naturaleza de los intervalos musicales. Quería saber por qué algunos intervalos sonaban más bellos que otros, y llegó a respuestas en forma de proporciones numéricas. Aristóteles (384 a 322 a. C.) comprobó que el sonido consistía en contracciones y expansiones del aire (cayendo sobre y golpeando el aire próximo), una buena forma de expresar la naturaleza del movimiento de las ondas. Alrededor del año 20 a. C., el arquitecto e ingeniero romano Vitruvio escribió un tratado sobre las propiedades acústicas de los teatros, incluyendo temas como la interferencia, los ecos y la reverberación; esto supuso el comienzo de la acústica arquitectónica.

Entre 1630 y 1680 se realizaron mediciones experimentales de la velocidad del sonido en el aire por una serie de investigadores, destacando de entre ellos Mersenne. Mientras tanto, Newton (1642-1727) obtuvo la fórmula para la velocidad de onda en sólidos, uno de los pilares de la física acústica (Principia, 1687)La comprensión de la física de los procesos acústicos avanzó rápidamente durante y después de la Revolución Científica. Galileo (1564-1642) y Marin Mersenne (1588-1648) descubrieron de forma independiente todas las leyes de la cuerda vibrante, terminando así el trabajo que Pitágoras había comenzado 2000 años antes. Galileo escribió "Las ondas son producidas por las vibraciones de un cuerpo sonoro, que se difunden por el aire, llevando al tímpano del oído un estímulo que la mente interpreta como sonido", sentando así el comienzo de la acústica fisiológica y de la psicológica.

El siglo XVIII vio grandes avances en acústica a manos de los grandes matemáticos de la era, que aplicaron nuevas técnicas de cálculo a la elaboración de la teoría de la propagación de las ondas. En el siglo XIX, los gigantes de la acústica eran Helmholtz en Alemania, que consolidó la acústica fisiológica, y Lord Rayleigh en Inglaterra, que combinó los conocimientos previos con abundantes aportaciones propias en su monumental obra "La teoría del sonido". También durante ese siglo, Wheatstone, Ohm y Henry desarrollaron la analogía entre electricidad y acústica.

Durante el siglo XX aparecieron muchas aplicaciones tecnológicas del conocimiento científico previo. La primera fue el trabajo de Wallace Clement Sabine en la acústica arquitectónica, seguido de muchos otros. La acústica subacuática fue utilizada para detectar submarinos en la Primera Guerra Mundial. La grabación sonora y el teléfono fueron importantes para la transformación de la sociedad global. La medición y análisis del sonido alcanzaron nuevos niveles de precisión y sofisticación a través del uso de la electrónica y la informática. El uso de las frecuencias ultrasónicas permitió nuevos tipos de aplicaciones en la medicina y la industria. También se inventaron nuevos tipos de transductores(generadores y receptores de energía acústica).

 Pitágoras

Sonido

 En física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación de ondas mecánicas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras y ondas acústicas que se producen cuando las oscilaciones de la presión del aire, son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión.​ En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.

Propagación del sonido: El sonido se propaga de un lugar a otro, pero siempre lo hace a través de un medio material, como el aire, el agua, la madera. En el vacío, el sonido no puede propagarse, porque no hay medio material. En el aire el sonido viaja a una velocidad de 340 metros por segundo. La propagación del sonido en los fluidos toma la forma de fluctuaciones de presión.​ En los cuerpos sólidos la propagación del sonido implica variaciones del estado tensional del medio.

La propagación del sonido supone un transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia sólida, líquida o gaseosa. Como las vibraciones se producen en la misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una onda longitudinal, que se trasmite en línea recta, desde el punto de origen.

Cualidades del sonido

Altura: La altura, o altura tonal, indica si el sonido es grave, agudo o medio, y viene determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras, medida en ciclos por segundo o hercios

Duración: Es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido. Podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc. Los únicos instrumentos acústicos que pueden mantener los sonidos el tiempo que quieran, son los de cuerda frotada, como el violín, y los de viento (utilizando la respiración circular o continua); pero por lo general, los instrumentos de viento dependen de la capacidad pulmonar, y los de cuerda según el cambio del arco producido por el ejecutante.

Intensidad: Es la cantidad de energía acústica que contiene un sonido, es decir, lo fuerte o suave de un sonido. La intensidad viene determinada por la potencia, que a su vez está determinada por la amplitud y nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil.

La intensidad del sonido se divide en intensidad física e intensidad auditiva, la primera esta determinada por la cantidad de energía que se propaga, en la unidad de tiempo, a través de la unidad de área perpendicular a la dirección en que se propaga la onda. Y la intensidad auditiva que se fundamenta en la ley psicofísica de Weber-Fechner, que establece una relación logarítmica entre la intensidad física del sonido que es captado, y la intensidad física mínima audible por el oído humano.

Timbre:El timbre es la cualidad del sonido que permite la identificación de su fuente sonora.

Una misma nota suena distinta si la toca una flauta, un violín, una trompeta, etc. Cada instrumento tiene un timbre que lo identifica o lo diferencia de los demás. Con la voz sucede lo mismo. El sonido dado por un hombre, una mujer, un niño tienen distinto timbre. El timbre nos permitirá distinguir si la voz es áspera, dulce, ronca o aterciopelada. También influye en la variación del timbre la calidad del material que se utilice. Así pues, el sonido será claro, sordo, agradable o molesto.

Proceso de audición: Más allá de las ondas sonoras (física del sonido), el proceso de la audición implica procesos fisiológicos, derivados de la estimulación de los órganos de la audición, y procesos psicológicos, derivados del acto consciente de escuchar un sonido.

El oído capta los sonidos de la siguiente forma:

La oreja capta las ondas sonoras que se transmiten a través del conducto auditivo hasta el tímpano. El tímpano es una membrana flexible que vibra cuando le llegan las ondas sonoras. Esta vibración llega a la cadena de huesecillos que amplifican el sonido y lo transmite al oído interno a través de la ventana oval. Finalmente las vibraciones "mueven" los dos líquidos que existen en la cóclea (perilinfa y endolinfa), deformando las células ciliadas existentes en el interior. Estas células transforman las ondas sonoras en impulsos eléctricos que llegan al nervio auditivo y de este nervio a la corteza auditiva que es el órgano encargado de interpretar los sonidos.

El lóbulo temporal se ocupa de varias funciones, incluido el lenguaje. Cuando se escucha música, o hablar a alguien, esta región está tratando de descifrar la información. El procesamiento de información de audio y memoria auditiva se gestionan aquí.

Clasificación de las Escalas Musicales

Escala diatónica: El modelo de escala diatónica  es el más conocido y el más natural audioperceptivamente, al menos desde la sensibilidad occidental. Compuestos de 8 sonidos —en conjunto llamados "octava"—, este modelo se evidencia esquemáticamente con el patrón que muestran las teclas blancas del piano saltando las teclas negras, por ejemplo: siguiendo la secuencia do-re-mi-fa-sol-la-si-do. Bajo el sistema moderno de temperamento igual, la escala diatónica está compuesta cualitativamente por 2 tipos de intervalos: el tono (T, equivalente a 200 cents) y el semitono (st, equivalente a 100 cents, o sea medio tono); cuantitativamente, la escala completa tiene cinco tonos y dos semitonos (en total, 1200 cents).La diferente manera de distribuir de estos intervalos (los cinco tonos y los dos semitonos) en los grados sucesivos, lleva el nombre de modo. Hay siete modos de distribuir tonos y semitonos.

Escala cromática: La escala cromática completa representa la sucesión ascendente y descendente de los doce semitonos contenidos en una octava justa en un sistema atonal de temperamento justo. En dicha escala, siete semitonos son diatónicos y cinco cromáticos. La diferente manera de representar el ascenso y descenso cromático (por semitonos) determina 6 tipos de escalas cromáticas, numeradas del I al VI.

Escala Pentatónica: Es una escala de cinco notas, cinco sonidos distintos contenidos en la distancia entre la tónica y su octava. Cualquier escala que respete esa premisa puede ser susceptible de denominarse pentatónica. Encontramos escalas pentatónicas en los más variados estilos de música que van desde piezas populares chinas al folclore escocés pasando por toda la historia del rock and roll. En la música oriental estas escalas han tenido un papel importante durante siglos.

Escala de blues: La escala de blues hexatónica o de seis notas consiste de la escala menor pentatónica más el grado cuarto sostenido (o el quinto grado bemol) La característica más importante de la escala del blues es el uso de notas “blues”: unas notas específicas sobre las que recaen las frases musicales para dar esa cadencia tan especial que nos brinda las música blues. Sin embargo, ya que las notas blues se consideran inflexiones alternativas, una escala de blues puede definirse como una escala que no se ajusta a la definición tradicional de escala.

Escala relativa: El término escala relativa hace referencia a un supuesto, en el que dos escalas tienen las mismas alteraciones pero pertenecen a modos diferentes. Cada escala mayor posee una escala relativa menor, que sería el sexto grado de la escala mayor. Por ejemplo, la relativa menor de la escala do mayor es la menor. Ambas escalas poseen la misma armadura de clave, que en este caso no lleva ninguna alteración. De otro modo, también podemos saber la relativa mayor de una escala menor, ya que la tónica de la escala menor se encuentra a una distancia de una tercera menor de la tónica de la escala mayor.

Escala enigmática: La escala enigmática, de siete notas, tiene una estructura cromática en sus extremos grave y agudo. Es una escala atonal. Cualquier nota puede servir como punto de partida, y el siguiente ejemplo parte de do:

Clasificación de los instrumentos musicales

Cordófonos: Los cordófonos utilizan cuerdas para producir el sonido. El material del que están hechas las cuerdas es muy diverso: desde el pelo de diversos animales, hasta las fibras sintéticas, pasando por los tendones de animales, seda, alambre con diferentes tratamientos, etc.

Los instrumentos de cuerda pueden producir el sonido de varios modos: frotándolos con un arco (familia de los violines, por ejemplo), punteándolos, ya sea con los dedos (la guitarra), con púa (el laúd) o por algún sistema mecánico (el clavecín), percutiéndolos como ocurre en el piano.


                                                Guitarra          Violín 

Aerofonos: Los Aerófonos, también conocidos y designados como instrumentos de viento pertenecen a una familia de instrumentos musicales que se caracterizan por producir el sonido a través de la vibración de la columna de aire que se halla en su interior, es decir, dentro del tubo, sin la necesidad de intervención de cuerdas o de membranas y sin siquiera que el instrumento vibre por sí mismo, o sea solamente requieren del uso del viento para interpretarse de manera conforme y por caso es que también se los llama como instrumentos de viento.

Instrumentos Aerofonos 

Idiófonos: A esta categoría pertenecen aquellos instrumentos cuyo sonido está producido por su resistencia y su elasticidad, sin que sea necesario recurrir a la tensión de membranas o cuerdas. una definición más simplificada hace referencia a todo instrumento hecho de un material susceptible de ser puesto en vibración. Se trata, pues, de un material por naturaleza sonoro, pudiendo estar construidos de madera, metal, arcilla, piedra, etc.

Instrumentos Idiófonos 

Membranófronos: Los membranófonos son un grupo de instrumentos de percusión en los que las vibraciones sonoras se originan al golpear en una membrana tensa llamada parche, generalmente de piel de animal o, cada vez con más frecuencia, de plástico. Pueden ser de forma semiesférica (como los timbales) o cilíndrica, en cuyo caso llevan membrana en las dos bocas (en los tambores) o en una sola (en el pandero).

                                                               Bongós

Electrófonos: Los instrumentos eléctricos también denominados “electrófonos”, son los más recientes dentro del panorama de las familias instrumentales. Los primeros experimentos para incorporar la corriente eléctrica al sonido tradicional de los instrumentos datan del inicio del siglo XX. En la actualidad, en esta familia se distinguen dos grupos: los instrumentos de mecánica tradicional amplificados eléctricamente, con la sustitución de la caja de resonancia por otras posibilidades (pastillas, amplificador, altavoces), y los de construcción nueva, concebidos ya como electrófonos, donde el sonido se produce a través de oscilaciones de corriente eléctrica. En el primer grupo se incluyen la guitarra eléctrica y el bajo eléctrico; en el segundo, el sintetizador y el órgano electrónico.

Guitarra Electrica

                 Sintetizador 

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