El so. 2n Batxillerat

  • Published on
    19-Jun-2015

  • View
    2.533

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Una presentaci per alumnes de segon de batxillerat sobre el fenmen ondulatori del so.

Transcript

  • 1. TEMA-3. EL SO. 1.Naturalesa del so 2.Velocitat del so 3.Propietats de les ones. 4.Percepci del so. 5.Qualitats del so. 6.Efecte Doppler. 7.Tubs sonors. 8.Pulsacions o batecs 9.Ressonncia acstica. 10.Absorci del so.

2. 1.Naturalesa del so.

  • Lestudi del so comprn tres aspectes:
    • Generaci.
    • Propagaci
    • Percepci

1.a.Fonts sonores Les fonts sonores que observem a la naturalesa sn objectes vibrants.Quan la seua vibraci cessa sextingeix el so. 3. 1.Naturalesa del so. 1.b.Propagaci. Quan un cos vibra immers dinslaire produeix compressions i enrariments posant en moviment les partcules que el circumden. Aquest moviment es propaga grcies al xoc de les partcules daire que transmeten el so. A la segent simulaci saprecia b a que hem comentat. Simulaci 4. 2.Velocitat del so. Les ones sonores com a ona mecnica, necessiten un medi on propagar-se. La seua velocitat depn de lestat del medi. 2.a.Velocitat del so en gasos. La velocitat depn molt de la P i la T , ja quequan major siguen ms rpidament xoquen les partcules del gas facilitant la propagaci. Es pot calcular tericament la velocitat del so en un gas a travs de lexpressi: On: coeficient adiabtic (1,4 en laire); R: constant dels gasos ideals ; T : Temperatura Kelvin i M: massa molar en (Kg/mol) 2.b.Velocitat del so en slids En els slids el so es propaga amb major velocitat que en els gasos i lquds, perqu les molcules del slids estan molt juntesi a els permet reaccionar rpidament davant la pertorbaci. 5. 2.Velocitat del so. Pot calcular-se aproximadament la velocitat en un slid a travs de lexpressi terica: On J: Mdul delasticitat de Young ; : densitat del slid. 2.c.Velocitat en lquids. En els lquids la `velocitat s major que en els gasos pr menor que en els slids. A ms quan el so passa de laire a laigua la prdua per reflexi es xicoteta.On B: Mdul de compressibilitat del lquid ; : densitat del slid. 6. 3.Propietats de les ones sonores.

  • El so s un tipus de moviment ondulatori i per tant presenta les mateixes propietats que qualsevol ona.
    • Reflexi.
    • Refracci.
    • Interferncia

3.a.Reflexi. Quan una ona sonora troba un obstacle de grans dimensions pateixreflexii dna lloc al fenomen de l ecooress . Perqu loda humana perceba ntidament dos sons consecutius ha de transcrrer entre larribada dun i laltre almenys 0,1 s(1 dcima de segon). La distncia mnima a qu hem de situar lobstacle per observar eco s de 17 metres 7. 3.Propietats de les ones sonores. Quan en un local el so reflectit per les parets no sesmorteix i rebota successivament acaba per oir-se amb una mica de retard, mesclant-se en els sons no retardats. A es coneix com aREVERBERACI . Per evitar la reverberaci cal collocar mobles i cortinatges que eviten els rebots del so i labsorbeixquen. 3.b.Refracci. Es produeix quan una ona sonora passa dun medi a un altre de velocitat de propagaci diferent, canviant de direcci. 8. 3.Propietats de les ones sonores. 3.c.Interferncia dones sonores. E tracta dun fenomen molt habitual per s possible observar-ho en algunes situacions. 3.c.1.El diapas. Quan colpegem el diapas i ens lacostem a loda i el girem lentament observem que hi ha posicions en qu el so sanulla com a resultat de lainterferncia destructivadel so ems per cada lmina que actuen com a dos focus emissors. 3.c.2.Aparell de Quincke. El so ems per la font en una obertura es divideix en dos fronts que vitagen per trajectes diferents, un fixe i un altre mbil. Movent el bra mbil podem aconseguir trobar posicions on el so sextingeix ( interferncia destructiva ) . La distncia entre dos posicions consecutives danullaci del so s /2 9. 4.Percepci del so. Per detectar un so sols necessitem un objecte que vibre quan sobre ell incideix lona sonora i transforme aquestes vibracions mecniques en senyals elctriques o nervioses. Lorgan responsable de la percepci del so en els humans s l oda humana , que capta, amplifica i genera els senyals nerviosos perqu el cervell linterprete.

  • 4.a.Estructura de loda humana
  • Presenta 3 parts:
  • Oda externa. Pavell auditiu, canal auditiu i timp. Recullen les ones sonores i les canalitzen altimp .Aquesta s una xicoteta membrana que vibra quan incideixen sobre ella les ones sonores
  • Oda mitjana. Formada per tres ossets encadenats (martell, enclusa i estrep). Amplifica el so unes 50 vegades). El moviment del timp s recollit pel martell que mou el conjunt dossets i lestrep aplica la vibraci amplificada sobre loda interna a travs de lafinestra oval .

10.

  • Oda interna. Formada pel caragol que s un tub enrotllat ple dun lquid amb una membrana interna que el divideix en dues parts anomenadamembrana basilar . Sobre la membrana basilar shi troben cellules nervioses responsable de detectar el so. Cada so en funci de la seua freqncia estimula una part de la membrana i daquesta forma el cervell pot diferenciar els son de distinta freqncia.

4.Percepci del so. 11. 5.Qualitats del so.

  • El so presenta tres qualitats subjectives que tenen una explicaci o relaci fsica:
    • Intensitat.:Est relacionat amb lenergia de les ones, s a dir en lamplitud de vibraci de les partcules.
    • To. Est relacionat amb la freqncia del so.
    • Timbre:Est relaciona amb la forma de lona. Permet identificar la font emissora perqu aquesta t una composici delsharmnicspeculiar per a cada font.

5.a.Sensaci sonora. Aquest concepte fa referncia a la percepci subjectiva de la intensitat dun so.Dos sons digual intensitat per diferent freqncia sn percebuts amb diferentsensaci sonora .Dos sons digual freqncia per un amb major intensitat que laltre s percebut amb majorsensaci sonorael ms intens. La sensaci sonora fa refrncia a com interpreta el cervell un so i sha observat que lasensaci sonoraque interpreta el cervell no depn linealment de laintensitat de lona . 12. Loda percep un ampli ventall dintensitats de so grcies a que no interpreta la sensaci sonora linelament amb la intensitat. De fet loda s capa de percebreincrements xicotets en sons dbils,per per a percebre increments en sons forts cal un increment de la intensitat del so molt gran. Loda pot percebre sons dintensitats compreses entre 10 -12w/m 2fins a 1 w/m 2 5.Qualitats del so. Elnivell dintensitat sonoraduna ona sonora dintensitat I es defineix com: =10.log I/I 0 on I o = 10 -12w/m 2.es mesura en decibel (dB) 13. 6.Efecte Doppler.

  • Es coneix amb aquest nom elcanvi en la freqncia del soque s percebut per un observador degut al
    • Moviment de la font respecte lobservador.
    • Moviment de lobservador respecte la font.
    • Moviment simultani de la font i de lobservador.

6.a.Font en moviment i observador en reps. Quan la font esmou cap a lobservador els fronts dona que percep lobservador tenen disminuda la seua distncia, i per tant la freqncia del so ser major que si la font no es mou Simulaci 14. 6.Efecte Doppler. 6.b.Font en reps i observador en moviment. Quan s lobservador qui esmou cap a la font els fronts dona que percep lobservador tenen la mateixa distncia, per com la velocitat del so relativa a lobservador s major, la freqncia del so ser major que si lobservador no es mou. 15. 7.Tubs sonors. Als instruments de corda es generava una ona estacionria en la corda que transmetia la vibraci a laire circumdant generant el so. En canvi als instruments de vent les ones estacionries es generen directament a laire. Per aconseguir lemissi dun so en un tub sonor es fa vibrar laire b amb els llavis o b amb una lmina vibrant. La longitud i forma del tub selecciona la freqncia del so generat. 7.a.Tub obert per un extrem. En aquest cas hi ha un extrem , el tancat, on les partcules daire no poden moures i ah hi ha unnode de desplaament , encara que la pressi hi s mxima i tenim unventre de pressi `.A lextrem obert les partcules poden moures lliurement i hi ha unventre de desplaament . Si fem que en x=L hi haja un ventre podem deduir quines longituds dona hi sn estacionries. 16. 7.Tubs sonors. X n =(2n+1) ./4i fent x n =L sols hi ha una srie de nque sn estacionries L=(2n+1) . n/4i aleshores les n = 4 L /(2n+1)Observeu quen es correspon amb el nombre de ventres 17. 7.Tubs sonors. 7.b.Tub obert pels dos costats. En aquest cas hi ha ventres en ambds costats, per a diferncia del cas anterior lona estacionria no es genera per reflexi duna incident, i en conseqncia les posicions dels ventres no obeixen la mateixa expressi. Aquesta situacis semblant a la corda subjecta per dos extremson en x=L hi ha un node iL= n n /2 don n= 2L / n 18. 8.Pulsacions o batements . Quan se superposen ones digual amplitud i freqncia diferent per prxima, aleshores sobserva un fenomen anomenatpulsacions o batecs , que es caracteritzen perqu el socreix i decreix. Per entendre millor el que succeeiex observemlanimanci en Excel segent: Podem deduir lequaci del moviment ondulatori resultant si escrivim les dues ones com: y=y 1 +y 2= A sin( 1t - k 1 x)+A sin( 2t - k 2 x)y=2 A cos( ( 2- 1).t/2 - (k 2- k 1 ).x/2) . sin ( 2+ 1 ).t/2- (k 1+ k 2 ).x/2)

  • Com a conclusi podem concloure que:
  • La superposici dna un so de freqncia ona =( 2+ 1 )/2.
  • Lamplitud deixe so puja i baixa amb una freqncia que s igual pulsacions = 2- 1

Animaci 19. 9.Ressonncia acstica. Si en la boca dun tub apliquem una font sonora duna determinada freqncia, les ones que es dirigeixen cap al tub es reflec