3.1.La reflexión total interna

Lo mas sorprendente de la refraccion es que,en algunos casos,aun cuando un rayo de luz que viaja por un medio incida sobre una superficie de otro medio transparente, no pasa a él; es decir, no se refracta. Lo que hace en este caso es reflejarse como en el mejor de los espejos.

Este fenómeno se denomina reflexión total interna y con seguridad lo has notado. Las siguientes figuras muestran algunos experimentos que ponen en evidencia este fenómeno.

Es importante comprender que esta reflexión total interna se produce solamente cuando el ángulo de incidencia supera cierto valor, conocido como ángulo límite, el cual depende de los medios.

Por ejemplo, cuando los medios son vidrio y aire, este ángulo es de unos 42º (dependiendo principalmente del tipo de vidrio), y cuando es agua y aire, es de unos 48º.

Debido a la gran calidad de la reflexión que se produce, este fenómeno tiene muchas aplicaciones técnicas: los prismáticos poseen juegos de prismas.

Sin embargo, la aplicación de mayor impacto es la fibra óptica. Ella se emplea hoy en día principalmente en comunicaciones, presentando grandes ventajas en esta materia.

Se trata de delgadísimos “conductores de luz” de solo unas centésimas de milímetro de diámetro y de centenares de metros de longitud.

Como lo ilustra la siguiente figura, la luz que ingresa por uno de los extremos de la fibra sale por el otro y no por sus paredes, pues en ellas se produce reflexión total interna.

3. Refracción en superficies planas

pasa a través del vidrio de una ventana, se produce una refracción en ambas caras del vidrio, primero cuando pasa del aire al vidrio y, después, cuando pasa del vidrio al aire.

La refracción generalmente va acompañada de un cambio en la rapidez de la luz y también de la dirección en que se propaga.

La figura ilustra,en una primera aproximacion, este fenomeno para el caso en que el limite de separación entre los medios es una superficie plana.

En relación a la Normal (recta perpendicular a esta superficie en el punto en que incide un rayo de luz), tiene sentido hablar de ángulo de incidencia y ángulo de refracción.

Esta es la razón por la cual un lápiz sumergido en un vaso con agua pareciera estar quebrado o el fondo de un recipiente con agua lo vemos más arriba de su posición real.

Es fácil constatar que la refracción va siempre acompañada de una reflexión. En efecto, debes haber notado que el vidrio de una ventana se comporta como un espejo si en la habitación en que te encuentras hay mucha luz y afuera está muy oscuro.

Si en estas condiciones aproximas un objeto, por ejemplo un dedo, a unos milímetros del vidrio y observas cuidadosamente, con seguridad verás dos o más imágenes de él.

Otro hecho curioso que se desprende del análisis de la figura anterior, es que cuando miramos a través del vidrio de una ventana, los objetos que vemos no están exactamente allí donde los vemos. Lo mismo ocurre con los astros.

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Tampoco su luz procede exactamente de donde parece venir, pues, como lo ilustra la siguiente figura, la luz de una estrella se refracta al ingresar a la atmósfera terrestre.

Ademas , como en la atmosfera hay turbulencias, la densidad del aire varia permanentemente,haciendo cambiar la dirección en que llegan los rayos de luz, con lo cual las estrellas parecen estar cambiando de posición. Este efecto se conoce como titilación.

2.2.Imágenes en espejos curvos

El tipo de espejo curvo mas importante es el parabolico.Esta es la forma que apreciamos en muchas antenas de radio, television y radiotelescopios, lo que es un hecho causal.

Los espejos parabolicos pueden ser concavos o convexos.En ellos hay que reconocer un eje de simetria o eje optico, un vertice V y un foco F, los cuales se ilustran en los esquemas de las siguientes figuras.

Si a estos espejos se envía un conjunto de rayos de luz paralelos al eje óptico, en el espejo cóncavo (figura a) se reflejan de modo que convergen a un punto, el cual corresponde a un foco real (F).

En el caso del espejo convexo (figura b), divergen como si procedieran de un punto que está detrás del espejo y por el cual no pasan los rayos de luz, razón por la cual se denomina foco virtual (F).

La distancia entre el vértice y el foco es la distancia focal y la designaremos f.

Las siguientes figuras ilustran el trazado de rayos que explica la formación de las imágenes en dos casos particulares. ¿Qué pasa con la imagen de la flecha si el objeto se aproxima al espejo?

2.1. Imagenes en espejos planos

Nos resulta muy natural ver imagenes en espejos planos , como cuandos nos peinamos frente a un espejo o miramos el reflejo de un paisaje de un lago. Pero ¿cómo se explica lo que vemos?, ¿qué caracteriza a esas imágenes? Cada vez que nos formulemos preguntas como estas, las respuestas las encontraremos en la ley de reflexión.

La siguiente figura ilustra cómo se forma en un espejo plano la imagen (I) de un objeto como nuestra nariz (O).

Este tipo de imagen se denomina VIRTUAL,en contrapossicion a las que denominaremos REALES por estar conformadas por luz, y son las que se forman, por ejemplo, en el papel diamante de la cámara oscura o en un telón al proyectar una diapositiva.

Otras características importantes de las imágenes que se producen en los espejos planos son:

a) la distancia ente el objeto O y el espejo es igual a la distancia entre la imagen I y el espejo;

b) el tamaño de la imagen es igual al tamaño del objeto; y

c) la posición de la imagen es derecha en relación con el objeto; es decir, si la cabeza de la persona está arriba, la cabeza de la imagen también está arriba. No obstante, si la persona cierra el ojo derecho ¿qué ojo cierra la imagen? Comprueba estos hechos.

2. La reflexión de la luz y los espejos

La luz se refleja prácticamente en todas las superficies a las que llega. Gracias a esta reflexión es que podemos ver la mayoría de las cosas que nos rodean: los árboles, las montañas, los muebles y las personas.

Sin embargo, no todos los objetos reflejan la luz de la misma forma. Algunos la reflejan más ordenadamente que otros. En la siguiente figura el caso (a) ilustra la reflexión especular y el (b) la reflexión difusa.

irregularidades. La superficie de los metales puede pulirse para que se comporten como espejos. En el caso de los espejos domésticos lo que opera como tal es una delgada película de plata.

Con un experimento como el que se ilustra en la siguiente figura es fácil verificar la ley de reflexión.

Ella se puede enunciar del siguiente modo:

Los angulos de incidencia y de reflexion , medidos en relacion con una recta perpendicular al espejo -normal-,son siempre iguales.

Es importante notar que esta ley tambien se cumple en la reflexion difusa.

1.Los fenómenos de luz y sombra

Solamente mirando el borde de un objeto, como el marco de una puerta o una regla, sabemos si éste se ajusta o no a una recta. ¿Por qué? Porque intuitivamente partimos del hecho de que la luz se propaga en línea recta. Otra evidencia de su propagación rectilínea surge del análisis de las sombras. Si un punto P emite luz, una esfera opaca Q producirá en una pantalla o telón una sombra circular, tal como se ilustra en la figura.

Por otra parte, una mitad de la esfera estará iluminada y la otra estará sumida en la oscuridad total. Si la fuente no es puntual, como se aprecia en la figura, veremos además una zona de penumbra.

Estos fenómenos de luz, sombra y penumbra son bastante habituales en la vida diaria, pero donde resultan espectaculares es en el ámbito astronómico, particularmente en el caso de los eclipses.

En efecto, el día y la noche, las fases de la Luna y los eclipses de Sol y de Luna son fenómenos de luz y sombra.

Las siguientes figuras ilustran estos fenómenos.

Otro hecho que pone en evidencia la propagación rectilínea de la luz es la cámara oscura.

Como es muy fácil de hacer, se recomienda que la construyas y realices algunas observaciones y experimentos con ella. Como se ilustra en la figura, basta una caja de cartón y un pedazo de papel diamante.

Bajo el mismo principio funcionan el ojo y la cámara fotográfica. Las principales partes del ojo humano se ilustran en la siguiente figura.

B-UNIDAD TEMATICA 2: PROPAGACION DE LA LUZ.

RAPIDEZ DE LA LUZ

Según las referencias históricas, quien primero intentó medir la rapidez de la luz fue Galileo Galilei (1564-1642) haciendo señales con una lámpara a otra persona situada a una distancia conocida. Si bien el método empleado por Galileo era correcto, no le fue posible determinarla.

El primero en medir esta rapidez, en 1675, fue el astrónomo danés el Olaf Römer (1644 – 1710) por medio de la observación de los satélites de Júpiter.

Ellos giran alrededor de este planeta demorando cierto tiempo en completar una órbita.

Cuando el planeta se encuentra más alejado de la Tierra, el movimiento de sus satélites parece retrasarse debido a que la luz que proviene de ellos demora más tiempo en recorrer una distancia mayor.

La precisión obtenida con este método no fue muy buena, pero tuvo el mérito de probar que la luz no se propagaba de forma instantánea.

En 1849, Hippolyte Fizeau (1819 – 1896) mide la velocidad de la luz dentro de un laboratorio. Su método consistió en interceptar un rayo de luz reflejado en un espejo con los dientes de una rueda giratoria.

El resultado de las mediciones indicaba que la luz tendría una rapidez de 313.274 km/s en el aire.

Años más tarde, en 1880, el físico estadounidense Albert Michelson (1852-1931) logra mayor exactitud con una técnica similar.

Su método consiste en hacer girar con la rapidez exacta un sistema de espejos en el que se refleja un rayo de luz. Hoy se define la rapidez de la luz, en el vacío, como 299.792.456 m/s y se la designa con la letra “c”. Para efectos de cálculo, emplearemos la aproximación c = 3 x 108 m/s.

A-UNIDAD TEMATICA 2: EL FENOMENO DE LA LUZ

Ideas sobre la luz

La luz y los fenómenos relacionados con ella han intrigado a la humanidad desde hace más de 2000 años.
Ya sabés lo importante que es la luz para para el hombre, para la función clorofílica de las plantas, para el clima, etc. Esto significa que hay muchas aspectos diferentes que tenemos que contemplar al estudiar la luz.

Por ejemplo, desde el punto de vista de la energía, todos sabemos que los cuerpos de color oscuro se calientan más que los de colores claros cuando reciben luz.

Esto se debe a que el color que percibimos de los cuerpos es precisamente la parte de la luz que no han absorbido, es decir si vemos un objeto de color verde significa que el cuerpo refleja el color verde y absorbe los demás. Mientras más energía luminosa absorba un cuerpo, más se calentará.

El hombre siempre se ha preguntado qué es la luz:

Los antiguos griegos ya habían observado algunos fenómenos asociados con la luz como la propagación rectilínea, la reflexión y la refracción.

Una idea para explicar la naturaleza de la luz proponía que se trataba de "algo emitido por el ojo" que chocaba contra los objetos y permitía verlos.

Más adelante se propuso que la luz debía proceder de los objetos que se veían y que al llegar al ojo producía el efecto de la visión.

Ninguna de las dos hipótesis explicaba por qué no se emiten rayos en la oscuridad, así que se planteó una nueva hipótesis que identificaba la luz como algo procedente del Sol y de los cuerpos incandescentes.

La luz: ¿ onda o partícula ?

La cuestión de si la luz está compuesta por partículas o es un tipo de movimiento ondulatorio ha sido una de las más interesantes en la historia de la ciencia:

Newton: La teoría corpuscular

Al iniciarse el siglo XVIII, Newton propone que la luz está compuesta por partículas luminosas, de distinto tamaño según el color, que son emitidas por los cuerpos luminosos y que producen la visión al llegar a nuestros ojos.

Newton se apoyaba en los siguientes hechos:

La trayectoria seguida por los corpúsculos es rectilínea y por ello la luz se propaga en línea recta.
Cuando se interpone un obstáculo, los corpúsculos no pueden atravesarlo y así se produce la sombra.

La reflexión se debe al rebote de los corpúsculos sobre la superficie reflectora.

Sin embargo no se podía explicar:

Los cuerpos, al emitir corpúsculos, debían perder masa y esto no se había observado.

Ya se conocía el fenómeno de la refracción y no podía explicarse por qué algunos corpúsculos se reflejaban y otros se refractaban. Según Newton, la refracción se debía a un aumento de velocidad de los corpúsculos de luz.

Huygens: La teoría ondulatoria

Huygens, en la misma época, propone que la luz es una onda basándose en las observaciones siguientes:

La masa de los cuerpos que emiten luz no cambia.

La propagación rectilínea y la reflexión se pueden explicar ondulatoriamente .

La refracción es un fenómeno típico de las ondas.

No obstante quedaban cosas sin explicar:

No se encontraba una explicación para la propagación de la luz en el vacío, ya que se pensaba que todas las ondas necesitaban un medio material para propagarse.

No se habían observado en la luz los fenómenos de interferencia y de difracción que ya se conocían para las ondas.

La teoría corpuscular de Newton fue aceptada durante todo el siglo XVIII, posiblemente por la gran fama y autoridad de éste.
En el siglo XIX se observan en la luz los fenómenos de interferencia y difracción y se revitaliza la idea de la luz como onda.

En el siglo XX aceptamos que la luz se comporta como onda y como partícula.

La luz como onda

En el siglo XIX Fresnel y Young observaron los fenómenos de interferencia y difracción para la luz, que no se podían explicar con la hipótesis de Newton y Foucault midió la velocidad de la luz en diferentes medios y observó que al pasar del aire al agua disminuía su velocidad, tal como había propuesto Huygens.

Estos descubrimientos permitieron que se consolidaran las ideas de Huygens sobre la naturaleza ondulatoria de la luz, aunque todavía quedaban algunas cuestiones sin resolver relacionadas con la propia naturaleza de la luz y con su propagación en el vacío

C-UNIDAD TEMATICA 1:COMPOSICION DEL SONIDO

COMPOSICION DEL SONIDO

Para explicar la enorme variedad de sonidos que podemos disfrutar, como en la naturaleza, en las voces y en la música, y también para entender cómo ocurren muchos de los fenómenos acústicos antes descritos, es necesario empezar por comprender el principio de superposición; esto es, lo que ocurre cuando dos ondas generadas en diferentes lugares se encuentran. Para referirse a esto se emplea también el término interferencia.

A diferencia de los objetos, las ondas no chocan sino que se superponen o interfieren. Para entender esta idea analicemos el caso simple que se ilustra en la siguiente figura: ¿Qué ocurre con los pulsos A y B generados en los extremos de una cuerda o resorte largo?

Cabe aquí distinguir tres etapas: antes, durante y después de que ellas llegan al mismo lugar. Lo primero que hay que entender es que después de superponerse o interferirse cada onda sigue igual que antes, como si nada hubiese ocurrido. En ellas no se produce ninguna alteración como consecuencia de la superposición.

Durante el proceso de superposición o interferencia las cosas son un poco más complicadas. Consideremos un instante en que una partícula cualquiera de una cuerda o resorte se encuentra, respecto de la posición de equilibrio, a una distancia dA debido al paso de una onda A.

Si la misma partícula debido a una onda B se encuentra a la distancia dB, por la presencia simultánea de ambas ondas, esta se encontrará a la distancia d = dA + dB. Esto ocurre para cada punto de la cuerda.

La siguiente figura muestra la forma que adopta la cuerda debido a las ondas A y B (en rojo y azul respectivamente) antes de que se produzca la superposición. En verde se muestra la forma que adopta en uno de los instantes en que ellas se están superponiendo.

Es interesante analizar lo que ocurre cuando los pulsos son de igual forma pero están invertidos, como en el siguiente caso:

La aplicación del principio de superposición a este particular caso nos conduce a las siguientes conclusiones: antes, durante y después de la superposición de los dos pulsos hay un punto de la cuerda, el que equidista de ellas, que permanece inmóvil. A este tipo de puntos los denominaremos nodos o puntos estacionarios.

La cuerda vibrante y las ondas estacionarias

¿Qué ocurre cuando una onda periódica llega al extremo fijo de la cuerda por donde viaja? Evidentemente se refleja, pero lo interesante es que la onda que se refleja interfiere con la incidente y, como ambas poseen la misma forma y están invertidas una respecto de las otras, se originan puntos estacionarios, como se indica en la figura.

de onda l y la amplitud A, entonces la distancia entre dos nodos consecutivos es l/2 y la amplitud de la onda estacionaria es 2A. Además, el extremo de la cuerda también es un nodo.

Las ondas estacionarias se producen en las cuerdas de los instrumentos musicales. Son fáciles de observar en una guitarra o en una simple cuerda.

Cuando los dos extremos de la cuerda están fijos, como en el caso de una guitarra, los nodos naturalmente se ubican en los extremos, razón por la cual la longitud de onda que se establece en ella posee una longitud de onda igual al doble de la longitud de la cuerda.

Decimos que vibra en su modo fundamental. Pero también la podemos hacer vibrar de otras maneras, dando origen a los armónicos. La siguiente figura ilustra el modo fundamental y los primeros armónicos que se pueden producir en una cuerda tensa con los extremos fijos.

ANIMACIONES EN LA WEB

http://www.edumedia-sciences.com/m189_l3-vibraci-ondas.html

onda tranversal en una cuerda,movimiento se cada particula

http://www.7stones.com/Homepage/Publisher/Wave01.html

B-UNIDAD TEMATICA 1:ONDAS Y SONIDO

ONDAS Y SONIDO

Si derribamos el primer dominó de una serie, veremos cómo uno a uno van cayendo. Algo viaja del primer al último dominó. Otra manera de derribar el último dominó sería disparando hacia él una bolita.

En ambos casos viaja energía de A hasta B. La diferencia es que en el primer caso no hay masa que se mueva entre estos dos puntos. Cuando ocurre lo de los dominós, decimos que estamos en presencia de un fenómeno ondulatorio. Si hay masa que se mueve desde A hasta B, hablaremos de un fenómeno no ondulatorio o corpuscular.

Evidentemente, el sonido está en la categoría de fenómeno ondulatorio, y es claro también que distintos fenómenos en que hay transporte de energía pueden ser clasificados en una u otra de estas categorías. Otros, como las olas del mar, suelen ser una combinación de ambas situaciones.

Si tiramos una piedra en un lago en que el agua está en reposo, vemos los frentes de ondas de forma circular que nacen en el lugar del impacto. Es fácil darse cuenta de que estos frentes de ondas no arrastran agua sobre la superficie del lago o estanque.

Un ejemplo importante de analizar es el que ocurre en una cuerda o resorte largo cuando agitamos uno de sus extremos. Una onda viaja aquí a lo largo de la cuerda, pues no hay materia que viaje de un punto al otro.

En este caso hablaremos de pulso, a diferencia de lo que se produce cuando agitamos regularmente la mano, en que hablaremos de tren de ondas, onda periódica o simplemente onda.

Es importante observar que en estos ejemplos las partículas de la cuerda o resorte oscilan perpendicularmente a la dirección en que viaja la onda.

Por esta razón, a este tipo de ondas se las denomina transversales. Si experimentamos con un resorte, podemos mover uno de sus extremos en la misma dirección en que está dispuesto, y lo que se generará será una onda longitudinal.

Los sonidos que nosotros oímos corresponden a ondas longitudinales, no obstante se los represente comúnmente como ondas transversales, pues ellas son más fáciles de visualizar y representar gráficamente.

En la figura siguiente se ilustra un pulso de forma arbitraria en que las pequeñas flechas indican cómo se está moviendo en el instante representado cada una de las partes del medio por donde está viajando la onda.

En una onda periódica todas las partículas del medio por donde viajan deben poseer el mismo período de oscilación (T) y la misma frecuencia (f).

Por lo tanto, diremos que estos son los períodos y frecuencias de la onda. Además, todas las partículas poseen la misma amplitud (A) y ella será a su vez la amplitud de la onda.

La distancia entre dos partículas consecutivas que posean el mismo estado de movimiento en un instante, la denominaremos longitud de onda y la representaremos con a letra lambda (l). Estas dos últimas magnitudes se representan en la figura siguiente.

Es importante no confundir la amplitud de onda con la longitud de onda. A pesar de la semejanza entre estos términos, se trata de conceptos físicos muy distintos.

La relación más importante en este contexto es la que existe entre la frecuencia (f), la longitud de onda (l) y la velocidad de la onda (V); esta es, para todo tipo de ondas: V = lf

Como la velocidad de una onda en un medio homogéneo es constante y es una característica del medio, no depende de f ni de l.

Es decir, si en una cuerda dada sometida a las mismas condiciones se generan ondas con distintas frecuencias, se obtendrán diferentes longitudes de ondas.

Lo mismo ocurre con el sonido. Por ejemplo, en el aire los sonidos se propagan con una velocidad de 340 m/s, razón por la cual un sonido de 100 hertz tendrá una longitud de onda de 3,4 metros, y un sonido de 2.000 hertz una de 0,17 metros (17 centímetros). Verifica estos cálculos.

El siguiente diagrama ilustra el espectro sonoro.

Investiga cuáles son las partes principales de nuestro oído y cuál es su funcionamiento.

La siguiente secuencia muestra la explicación del efecto Doppler.

Reflexión de una onda. ¿Qué pasa cuando un pulso llega al extremo de la cuerda por donde viaja? Como consecuencia de la ley de conservación de la energía, la onda no puede desaparecer, hecho que explica muy bien el que se refleje.

Esta reflexión depende de las condiciones en que se halle el extremo, el cual puede estar fijo o imposibilitado de moverse, como ocurre cuando la cuerda está amarrada, o libre, cuando el extremo de la cuerda está suelto. El siguiente esquema muestra cómo ocurre la reflexión en ambos casos.

A- UNIDAD TEMATICA 1 : VIBRACIONES Y ONDAS

VIBRACIONES Y SONIDO

Los sonidos siempre se originan en un cuerpo (sólido, líquido o gas) que vibra y transmite esta vibración a los objetos con los que están haciendo contacto. Particularmente, si golpeamos la superficie de una mesa, esta vibrará y trasmitirá la vibración al aire y al suelo.

Las vibraciones que se transmiten por el aire hacen vibrar nuestros tímpanos, estos trasmiten el movimiento a la cadena de huesecillos, etc., produciendo finalmente la sensación sonora.

Podemos clasificar los objetos que vibran en: cuerdas, láminas y cavidades, aun cuando muchas veces los sonidos que escuchamos provienen simultáneamente de estas tres fuentes. Así ocurre en una guitarra acústica, un violín y en un piano.

Para comprender los fenómenos asociados al sonido, es necesario que percibas lo que habitualmente oyes con una actitud más consciente y crítica.

Tres son las principales características de los sonidos según los músicos: la altura, la intensidad y el timbre. La altura corresponde físicamente a la frecuencia de la vibración, la intensidad a la amplitud de la vibración y el timbre a la forma de la vibración. Veamos esto con más detalle.

Si cuelgas de un hilo una piedra y la haces oscilar como un péndulo, podrás reconocer fácilmente la frecuencia de la oscilación y su amplitud.

La frecuencia corresponde al número de oscilaciones que realiza en la unidad de tiempo. Por
Ejemplo, si realiza 5 oscilaciones en un segundo, su frecuencia será 5 oscilaciones por segundo. Esto lo podemos expresar como: 5 , 5 o 5 hertz.

Es importante notar que el tiempo que tarda un péndulo en realizar una oscilación completa, es decir, el tiempo que tarda en ir y volver, es lo que denominamos período de la Oscilación.

Si designamos por T a este tiempo y por f a la frecuencia, entonces ; es decir, frecuencia y período de oscilación son magnitudes físicas inversas.

Esto, que es muy claro para el caso del péndulo, también es válido para las vibraciones de las cuerdas, láminas y de las partículas del aire.

La nota La de un diapasón corresponde a 440 hertz. Nuestros oídos perciben vibraciones comprendidas aproximadamente entre los 16 hertz, para sonidos muy graves, hasta los 20.000 hertz, para los muy agudos.

Evidentemente, este rango varía de una persona a otra y, en cada persona, suele irse reduciendo con la edad.

Se denominan infrasonidos a las vibraciones acústicas que están por debajo de los 16 hertz y ultrasonidos a las que están por encima de los 20.000 hertz.

Hay animales que perciben un espectro sonoro más amplio que nosotros. Los perros, por ejemplo, captan sonidos de entre 40 y 46.000 hertz y los caballos, de entre 31 y 40.000; los elefantes y las reses advierten incluso los infrasonidos.

Podemos hacer corresponder la intensidad a la amplitud de la oscilación. En el caso del péndulo, esta última corresponde a la separación máxima que alcanza la piedra de su posición de equilibrio estable, según se indica en la figura siguiente.

Si bien la amplitud de una oscilación puede ser medida en metros o centímetros por tratarse de una distancia, la unidad en que medimos la intensidad sonora es el decibel (la décima parte de un bel) que abreviamos dB.

En el cuadro siguiente te mostramos la intensidad en dB de algunos ejemplos.

El timbre de un sonido es aquello que nos permite distinguir la voz de dos personas que cantan una misma canción, o bien diferentes instrumentos que emiten una misma nota musical. Por ejemplo, dos sonidos de igual frecuencia (440 Hz) en un diapasón y una flauta se diferencian por su forma según se ilustra en la figura siguiente:

Hay varios fenómenos del sonido que verificamos a diario.

Entre ellos tenemos:

a) Transmisión del sonido. El sonido no solo se propaga por el aire. También se trasmite por otros medios materiales: madera, agua, concreto, acero, etc. y lo hace con distintas velocidades. Así, por ejemplo, en el aire que respiramos esta rapidez es de unos 340 m/s, independientemente del sonido de que se trate. También es importante tener presente que mientras más denso es el medio, con mayor rapidez se propaga el sonido. En efecto, en el agua (a unos 20° C) esta es de unos 1500 m/s y en el acero de unos 5050 m/s. También es importante comprender que en el vacío, como no hay nada que pueda vibrar, el sonido no se propaga.

b) Reflexión y absorción. El sonido se refleja. Un caso conocido por todos es el eco. Esta reflexión se produce cuando el sonido que viaja por el aire llega a un material muy denso, como es el caso de una roca o un muro de concreto, que absorben muy mal el sonido. Ocurre lo contrario cuando éste llega a la tela de una cortina o a un muro tapizado de corcho, materiales que lo absorben muy bien. El eco lo apreciamos en forma espectacular cuando estamos a una distancia de varias decenas de metros de un gran muro de roca, pero también ocurre dentro de una habitación. Esta es la razón de por qué oímos tan distinto en una habitación vacía (sin muebles, cortinas ni alfombras) en comparación a cuando no lo está. En el diseño de un auditorio, teatro o sala de conciertos, este fenómeno debe ser muy bien comprendido por los ingenieros acústicos para que la audición resulte grata. Si no es así, la reverberación puede alcanzar niveles intolerables.

c) Pulsaciones. Si en dos guitarras próximas entre sí, una bien afinada y la otra no, haces vibrar la misma cuerda, percibirás un sonido especial que se caracteriza por cambiar periódicamente de intensidad. A este fenómeno lo denominamos pulsaciones. También se pueden percibir al hacer sonar dos diapasones ligeramente distintos. Esta es la clave para entender la técnica que emplean los especialistas que afinan instrumentos musicales.

d) Efecto Doppler. Cuando una fuente emisora de sonido se mueve respecto de nosotros (ambulancia tocando la sirena, automóvil o tren) percibimos una frecuencia más alta (agudo) cuando se aproxima a nosotros y más baja (grave) cuando se aleja. Esto es lo que denominamos efecto Doppler, en honor a su descubridor, Christian Doppler (1803 – 1853). Si por medio de una cuerda haces girar rápidamente un objeto que suene, a unos metros de distancia alguien podrá constatar que el sonido resulta distinto cuando este objeto se aproxima a cuando se aleja de él. El modelo ondulatorio que veremos a continuación te explicará a qué se debe este efecto. El efecto Doppler no solo ocurre con el sonido, sino también con cualquier tipo de onda, incluso con la luz. De hecho, es gracias a él que los astrónomos pueden medir la velocidad con que se acercan o alejan estrellas y galaxias y es por ello hoy sabemos que el universo se expande.

e) Resonancia. Si enfrentas las cavidades de dos guitarras bien afinadas podrás constatar visual y auditivamente que al hacer vibrar una cuerda cualquiera en una de ellas, en la otra empezará a vibrar la misma cuerda.

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