Acústica - La Presentacion

INSTITUCION EDUCATIVA LA PRESENTACION
NOMBRE ALUMNA:
AREA : CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL
ASIGNATURA: FÍSICA
DOCENTE: JOSÉ IGNACIO DE JESÚS FRANCO RESTREPO
TIPO DE GUIA: CONCEPTUAL - EJERCITACION
PERIODO
GRADO
N°
FECHA
DURACION
2
11
6
Mayo 19 de 2015
12 UNIDADES
INDICADORES DE DESEMPEÑO
 Identifica y relaciona variables en fenómenos relacionados con el sonido para aplicarlas en
la resolución de algunas situaciones propuestas.
 Comprende el efecto Doppler para identificar sus aplicaciones en la vida cotidiana.
 Participa en el desarrollo de las actividades propuestas en el aula de clase.
ACÚSTICA

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



Conceptos básicos
Propiedades
Cualidades
Modelos matemáticos
Aplicaciones
Problemas
 ACÚSTICA (conceptos básicos): Es la parte de la física que estudia el sonido, sus
causas, leyes, propiedades y aplicaciones. El sonido es una onda mecánica y longitudinal
que se produce por las vibraciones de un cuerpo: Cuando se golpea un tambor o cuando la
niña encargada del timbre lo hace sonar al finalizar el descanso para entrar a recibir una
deliciosa clase de física.
Para que el sonido pueda ser escuchado por el oído humano su frecuencia de vibración
debe estar entre 20 Hz y 20000 Hz aproximadamente (un niño puede escuchar hasta 25000
Hz y un anciano hasta 12000 Hz).
 Infrasonido: Es una onda sonora que se propaga a frecuencias inferiores de 20 Hz.
 Ultrasonidos: Es una onda sonora que se propaga a frecuencias mayores de 20000 Hz.
Son perceptibles por un equipo electrónico llamado sonar y funciona como si fuese un
radar. Los murciélagos y los peces pueden emitir ultrasonidos y estos últimos también
infrasonidos.
1
 Velocidad de propagación del sonido: Como el sonido es una onda siempre se
propaga con velocidad constante; por lo tanto:
e = v.t
Además es importante tener en cuenta que cuando el sonido se propaga por el aire, su
velocidad depende de la temperatura a la cual se encuentra el medio en ese momento así:
V = Vo + 0.6T
donde
V es la velocidad del sonido en el aire, T es
la temperatura a la cual se encuentra el ambiente en ese momento en ºC y Vo = 331 m/s y
que corresponde a la velocidad del sonido en el aire a 0ºC.
Como el sonido se produce por las vibraciones de partículas implica que el sonido se puede
propagar en los sólidos, en los líquidos y en los gases y la relación de la velocidad del
sonido en cada uno de estos medios es:
Vsólido > Vlíquido > Vgas
Observación importante: Cuando un sonido se propaga por el aire y no nos especifican
la temperatura ni la velocidad, significa que la temperatura es ambiente (15ºC) y se toma
como velocidad del sonido 340 m/s.
Velocidad de propagación del sonido en diferentes medios
MEDIO
VELOCIDAD (m/s)
Agua salada (mar)
Agua dulce ( río, lago)
Hierro, acero
Plomo
Caucho
1500
1450
5130
1230
54
 Propiedades del sonido: Como el sonido es una onda tiene las mismas propiedades de
éstas: Reflexión, refracción, difracción, interferencia y superposición. Ten en cuenta que el
sonido no presenta la polarización por ser una onda longitudinal y no transversal.

El eco: Es la reflexión del sonido. El tiempo que tarda el sonido en ir hasta un obstáculo es
igual al tiempo que tarda el eco en regresarse.
Para que se produzca el eco claramente el obstáculo reflector debe estar como mínimo a
17 m de la fuente sonora, de lo contrario se presenta el fenómeno de reverberación en el
cual se escucha a la vez el sonido emitido y el reflejado.
Pilas puestas
para prestar mucha atención a los siguientes problemas que
desarrollará tu profesor en clase:
1.
Un sonido se transmite en el aire a una velocidad de 350 m/s. Determina la
temperatura a la cual se encuentra el ambiente en ese momento. (31.7 °C)
2
2.
3.
4.
Melissa lanza un grito desde la parte superior de un pozo y el eco se escucha a los 4
segundos de haberlo lanzado. Si la temperatura del ambiente en ese momento era de
23°C. ¿Cuál es la profundidad el pozo?. (689.6 m)
Un tirador lanza un objeto hacia un muro con una velocidad de 8 m/s y escucha el
golpe a los 10 segundos de haberlo lanzado. ¿A qué distancia se encontraba el tirador
del muro? (78.2 m)
Un marinero oye dos veces con un intervalo de 15 segundos una explosión producida
en un lago cuyo sonido se propagó por el aire a 40ºC y por el agua. ¿A qué distancia
del marinero se produjo la explosión? (6975.98 m)
ACTIVIDAD EN CLASE CON OTRA COMPAÑERITA
Resuelve los siguientes problemas para que evalúes tu esfuerzo personal:
1. Calcula la distancia a la que se encuentra un tirador sabiendo que el ruido del disparo se
escucha a los 10 segundos después de haberse visto el humo. ( 3400 m)
2. ¿A qué temperatura el sonido viaja a una velocidad de 350m/s?. (31.6ºC)
3. Un alambre de hierro tiene una longitud de 15 m. ¿Qué tiempo tardará en propagarse un
sonido por dicho alambre? (0.003 s aproximadamente)
4. Un vapor navegando en la niebla hace sonar una sirena con el objeto de saber qué tan lejos
está de la costa. Si el eco regresa a los 4 segundos de haber emitido el sonido y en esos
instantes la temperatura del ambiente era de 30ºC. ¿A qué distancia se encuentra de la
costa? (698 m)
5. Un barco emite simultáneamente un sonido dentro del agua y otro en el aire. Si otro barco
detecta los sonidos con una diferencia de 4.2 s. ¿A qué distancia están los barcos?.

EL EFECTO DOPPLER: Entre las aplicaciones que tiene el sonido está el EFECTO
DOPPLER, que consiste en el cambio aparente de la frecuencia que percibe un observador
debido al movimiento relativo entre éste y la fuente sonora.
La expresión matemática para trabajar el efecto Doppler es:
fo  f f .
(v  vo )
v  vf
Donde: f0 es la frecuencia percibida por el observador.
ff es la frecuencia de la fuente sonora.
vo es la velocidad del observador.
vf es la velocidad de la fuente sonora.
v es la velocidad del sonido en el medio ( o de la luz según el caso).
-
f
+
-
O
+
O
BSERVA la
explicación que dará tu profesor en clase sobre dicho tema y presta
mucha atención a la manera como desarrollará los siguientes problemas:
1. Determina la frecuencia percibida por un observador si se acerca a una fuente de 100 Hz
con una velocidad de 5 m/s.
2. Resuelve el problema anterior si el observador se aleja.
3
3. La frecuencia propia de una fuente sonora es de 250 Hz y la velocidad con que se puede
desplazar es de 49 m/s. Calcula la frecuencia con que un observador en reposo percibe el
sonido emitido por la fuente si:
a. La fuente se acerca al observador
b. La fuente se aleja del observador
( 292 hz y 218.5 hz)
4. Una sirena que se aleja de un observador con una velocidad de 40 m/s emite un sonido con
una frecuencia de 1200 Hz; si el observador percibe el sonido con una frecuencia de 900
Hz cuando el observador se aleja con una velocidad de 2 m/s. Determina la temperatura del
ambiente en ese momento.
5. ¿Con qué velocidad debe acercarse un observador hacia una fuente que emite un sonido
cuya frecuencia es de 700 Hz para que perciba un sonido de frecuencia igual a 900 Hz?.
Con base en el resultado obtenido y teniendo en cuenta que simultáneamente fuente y
observador se alejan, ¿con qué velocidad debe retirarse la fuente para que el observador
también en marcha escuche un sonido de frecuencia igual a 437.5 Hz?. La velocidad del
sonido en ese momento es de 350 m/s.
(100m/s y 50 m/s aproximadamente)
Voy a mil a realizar
esta actividad
ACTIVIDAD EXTRACLASE
Soluciona muy juiciosita y responsablemente en casa los siguientes problemas sobre efecto
Doppler, consulta los que te den dificultad y como último recurso pregunta tus dudas a tu
monitora y/o a tu profesor.
1. Una locomotora emite un sonido con una frecuencia de 200 Hz y viaja a la velocidad de 80
m/s. Si un observador que marcha a una velocidad de 30 m/s percibe el sonido, se pide
calcular la frecuencia percibida por el observador si:
a. Ambos se acercan
b. Ambos se alejan.
(284.6 hz y 147.6 hz)
2. Un observador se acerca con una velocidad de 7 m/s a una fuente sonora en reposo y que
emite un sonido con una frecuencia de 1000 Hz. El observador percibe el sonido con una
frecuencia de 1020 hz. Determina la temperatura del medio en ese momento. (31.6ºC)
3. ¿Con qué velocidad un automovilista se debe acercar a una luz roja cuya longitud de onda
es de 6x10-7 m para que la vea verde?. La longitud de onda de la luz verde es de 5x10-7 m
y la velocidad de la luz es C = 3x108 m. (6x107 m/s)
4. Una locomotora emite un sonido con una frecuencia de 200 Hz y marcha a la velocidad de
80 m/s. Si un observador que marcha a una velocidad de 30 m/s percibe el sonido. Se pide
calcular la frecuencia que percibe el observador si:
a. Ambos se acercan
b. Ambos se alejan
c. La fuente se acerca y el observador se
acerca.
5 Una sirena emite un sonido con una frecuencia constante; un observador que se acerca a
la fuente escucha el sonido con una frecuencia de 700 Hz cuando la fuente se acerca y de
350 Hz cuando se aleja. Determina la frecuencia y la velocidad de la fuente.
4
DE TU INTERÉS...
HÁBITOS DE ESTUDIO
Cuando cursamos la educación superior traemos con nosotros unas costumbres que
buenas o malas nos ayudaron a salir adelante en el bachillerato.
Ya en la universidad nos encontramos con nuevos amigos, nuevos horarios,
diferentes métodos de enseñanza, así mismo diferente manera de calificar. Por lo
tanto necesitamos replantear todo nuestro comportamiento para poder cumplir bien
con nuestra nueva responsabilidad: La universidad.
Lo que nos ayudó a sobrevivir en el bachillerato, no nos ayudará a sobrevivir en la
universidad, por lo tanto necesitamos dar un cambio total.
Los nuevos hábitos de estudio deben ser: Planificación de estudio y comportamiento
ante las evaluaciones.
¿Cómo podemos planificar nuestro estudio?
Lo que más nos desorienta al principio es el horario de clases, pues estábamos
acostumbrados a que estudiábamos en la mañana o en la tarde, y en la universidad
será de todo el día con unas horas libres entre materia y materia y no sabemos como
aprovechar el tiempo libre que nos queda. Y al final nos convenceremos de que
perdimos mucho tiempo y que lo que habíamos invertido en cosas de poca
importancia y hasta muchas veces en nada solamente lo dejábamos pasar.
Es así que por eso nos debemos fijar unas metas, organizar un cronograma de
acuerdo a nuestras necesidades, para que nos conduzcan a lograr nuestro objetivo:
Ir a clases, realizar tareas y laboratorios, colaboración de trabajos y demás.
Realizando esto la fecha de los exámenes es el tiempo libre que se tiene para
aprender los temas de cada una de las materias, por lo tanto si has seguido tu
cronograma has debido preparar tu material de la forma más completa posible y
obtendrás así los mejores resultados.
La causa principal de que los estudiantes pierdan sus materias y no logren sus
objetivos, es que no tienen una planificación de estudio. Por lo tanto mi cronograma
debe ser: para el día, la semana y el semestre.
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