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• daniel esteban mejia santamaria

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TALLER SOBRE EL SONIDO El presente taller corresponde a los temas relacionados con el sonido, sus características, potencia acústica, escala auditiva y efecto Doppler. EL presente taller puede ser presentado en grupos de DOS PERSONAS, en hojas cuadriculadas tamaño carta, buen orden y presentación, recuerde que siempre debe copiar el enunciado del ejercicio. Sobre la velocidad del sonido: 1. En época de lluvias, 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, 4 𝑠𝑒𝑔 después se escucha el trueno. 2. Si escuchamos un sonido con frecuencia de 3 KHz en el aire, ¿Cuáles son su periodo y su longitud de onda? 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? 4. El oído humano percibe sonidos cuyas frecuencias están comprendidas entre 20 y 20000 Hz. Calcula la longitud de onda de los sonidos extremos, si el sonido se propaga en el aire con a una temperatura de 0 ℃, a 15 ℃ y a 25 ℃. 5. ¿En qué momento llega a nosotros el sonido de la campada de una iglesia si nos encontramos a un cuarto de kilómetro de distancia y la temperatura del aire es de 15 ºC? 6. Sabemos de los posos de los deseos, se comenta que se debe pedir el deseo cuando la moneda toca exactamente el agua en profundo del pozo. Si Juan tiene una moneda para pedir su deseo, pero quiere seguir el mito al pie de la letra, por lo tanto, arroja una piedra para calcular el momento exacto, al dejarla caer en el pozo, escucha 4 segundos después el sonido que produce al chocar contra la superficie del agua. ¿A qué profundidad está la superficie del agua del pozo? ¿Cuándo juan debe lanzar la moneda y cuando debe pedir su deseo? Recuerde usar la velocidad del sonido como 340 𝑚⁄𝑠𝑒𝑔 Sobre la intensidad del sonido 1. Encuentre la intensidad de un equipo de sonido que posee una potencia de 500 Watts de salida en un área de 100 metros cuadrados. 2. Encuentre la intensidad de una onda sonora que se emite desde un “bafle” de 6000 Watt de potencia a una distancia de 20 Metros. 3. Una persona escucha una sirena de una ambulancia a una distancia de 3 metros. Si la potencia de la sirena es de 1000 Watts de salida ¿Cuál será su intensidad? 4. Una persona ubicada en el puerto observa a los lejos un barco, su distancia entre él y el barco es de 150 metros en línea recta. Si la persona escucha muy suave la corneta y sabe que la potencia es de 5 𝑥 10−10 𝑤⁄𝑚2 ¿Cuál es la potencia que se utilizó para tal sonido? 5. Los observadores A, B, C y D se encuentran a diferentes distancias de una fuente sonora de 25.000 W, como se observa en la figura. ¿Cuál es la intensidad con la que cada observador percibe el sonido? Material Elaborado por el Licenciado en Física – Magister en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales: Jimmy Daniel Peña Triana. Prohibida su copia parcial o total. Todos los derechos reservados.

Sobre el efecto Doppler Es el fenómeno que se presenta cuando una fuente de sonido o su observados o los dos están en movimiento al momento de escuchar un sonido con cierta frecuencia. Este es el efecto que percibimos cuando una ambulancia se acerca a nosotros, pasa por enfrente y luego se aleja con cierta velocidad. El efecto Doppler, fue estudiado Christian Andreas Doppler, quien en sus experimentos encontró que cada persona puede percibir una frecuencia relativa del sonido si este está en movimiento o no. Es muy diferente la percepción que tenemos si la sirena se acerca a nosotros o se aleja de nosotros, aunque sepamos que se mantiene con una intensidad constante. El efecto Doppler nació en el estudio de la acústica que más adelante se fue implementando como una herramienta de detección, por ejemplo: los dispositivos de medición de velocidad para autos y pelotas en el tenis, usan el efecto Doppler. En l medicina de usa principalmente para las ecografías, observación de tejidos blandos. Los sonares en el mar, que permiten medir distancias, objetos próximos y ubicación eco acústica. En la astronomía se usa para la detección de galaxias, la velocidad a la viajan y si se acercan o alejan de nosotros, lo que se conoce como corrimiento al rojo. Como podemos observar es una herramienta muy simple con alcances astronómicos. El efecto Doppler se estudia de diferentes maneras:  Cuando la fuente se mueve y el observador está en reposo.  Cuando el observador se mueve y la fuente está en reposo.  Cuando la fuente y el observador se mueven a velocidades relativas En cualquiera de las tres situaciones hacemos uso de la siguiente ecuación:

𝒇𝒑 =

𝒗 ± 𝒗𝒐 𝒇 𝒗 ± 𝒗𝒇 𝒆

Donde 𝒇𝒑 es la frecuencia percibida, 𝒗 es la velocidad de la onda (en este caso la del sonido), 𝒗𝒐 la velocidad del observador, 𝒗𝒇 velocidad de la fuente y 𝒇𝒆 frecuencia de la fuente (o la emitida). 1. Un peatón se encuentra a una distancia de 20 metros de una sirena que emite a una frecuencia de 1000 Hz (50 dB). Si la fuente se acerca hacia el peatón a una velocidad de 75 Km⁄h encuentre la frecuencia percibida por el peatón y la potencia de la sirena. 2. Un observador se encuentra en reposo mientras dos autos se dirigen hacia el primero viaja a una velocidad de 50 Km⁄h y el segundo a una velocidad de 80 Km⁄h. Encuentre cuál de los autos escucha con mayor intensidad en el caso que el primer auto emite un sonido a 500 Hz y 800 Hz respectivamente. 3. Un tren pasa frente a la estación con velocidad 40.0 m/s. El silbato del tren tiene frecuencia 320 Hz. (a) Qué cambio en la frecuencia siente una persona parada en la estación cuando pasa el tren. (b) ¿Qué longitud de onda es detectada por una persona en la estación cuando el tren se acerca? 4. Si un observador se dirige hacia una fuente sonora que emite a una frecuencia de 200 Hz. ¿Cuál es la frecuencia percibida?

5. Un peatón corre de una fuente a una velocidad de 25 Km⁄h. Si la fuente emite a una frecuencia de 1250 Hz ¿Cuál es la frecuencia percibida? ¿Si la fuente emite a una intensidad de 30 dB, cuando el peatón deja de escucharlo? 6. Una ambulancia viaja al este por una carretera con velocidad 33.5 m/s ; su sirena emite sonido con una frecuencia de 400 Hz. Qué frecuencia escucha una persona en un auto que viaja al oeste con velocidad 24.6 m/s. (a) cuando el auto se acerca a la ambulancia (b) ¿cuándo el auto se aleja de la ambulancia? 7. Un conductor viaja al norte con velocidad 25.0 m/s. Un auto policial que viaja al sur con velocidad 40.0 m/s, se acerca con su sirena emitiendo a una frecuencia de 2 500 Hz. (a) ¿Qué frecuencia observa el conductor cuando se acerca el auto policial? ¿Qué frecuencia observa el conductor cuando se aleja el auto policial? 8. Un autobús viaja con una velocidad de 16,6 m/s, y su corneta emite un sonido cuya frecuencia es de 270 Hz. Si una persona camina en el mismo sentido a una velocidad de 3 m/s, ¿qué frecuencia percibe la persona? 9. Un autobús transporta un pasajero, este viaja a una velocidad de 55 Km⁄h que emite a una frecuencia de 620 Hz al mismo tiempo un auto se dirige en sentido contrario (alejándose) con una velocidad de 25 Km⁄hque emite a una frecuencia de 480 Hz. ¿Cuál es la frecuencia percibida por el pasajero, del autobús y del auto? ¿Cuál es la frecuencia del auto con relación al autobús? ¿Cuál es la frecuencia del auto bus con relación al auto?

10. Investiga y a manera de resumen con sus palabras, explicar que es efecto Doppler relativista, y el corrimiento al rojo. Cuál es el aparato fonador, describa sus partes y funciones. Realice esquema. El oído humano, describa sus partes, funciones y como realiza la función de recibir sonidos. Realice esquema. En plataforma.