Prof. Fulvio Marcotullio corso di FISICA TECNICA AMBIENTALE Università degli studi di L'Aquila 67040 Poggio di Roio (AQ) - ItalyFull description
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contaminación acustica ruido umbral de sonido
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Notiuni fundamentale
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nozioni elementari di acustica per musicisti
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Descripción: TEMAS 21 acustica
Descripción: Acustica Del Clarinete
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Evaluación Del Ruido en Relación Con La Reacción de La Comunidad
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TEMA 6: ACUSTICA. FUNDAMENTOS FISICOS Y SU REPERCUSION MUSICAL Llamamos Llamamos Acústica Acústica a la Ciencia Física que estudia la naturaleza y propiedades de la ondas sonoras que un cuerpo emite al vibrar . La acústica aborda las ondas sin considerar sus posibilidades artísticas o musicales; simplemente se interesa por la naturaleza física del sonido. Las vibraciones vibraciones son susceptibl susceptibles es de analizarse desde un punto punto de vista matemático. matemático. Del análisis de las mismas podemos deducir que las ondas casi nunca se presentan aisladas sino superpuestas unas con otras otras dando lu!ar a muy comple"os principios físicos. #$n embar!o embar!o vamos a centrarnos centrarnos en cuestiones cuestiones más dom%sticas dom%sticas que nos permitan permitan aun sin saber física entender los principios básicos de la acústica.
FUNDAMENTOS FISICOS.
Vibraciones y onas: For!as e "ibraciones Al referirnos a las vibraciones sonoras debemos recordar que el umbral de audici&n 'umana se e(tiende desde las )* 'asta las +o.ooo ,z -se!. or deba"o de estas infrasonidos o por encima ultrasonidos nuestro oído permanece en silencio. #$n embar!o la Acústica estudia las vibraciones fuera del oído 'umano .
Vibraciones Si!#$es Aun cuando cuando acabamos acabamos de de decir decir que no suelen suelen encont encontrarse rarse ondas ondas simples simples salvo salvo en los laboratorios o en condiciones físicas e(cepcionales debemos abordar la naturaleza de una onda simple que presenta una serie de propiedades. /lon!aci&n y Amplitud0 desviaci&n que se produce en las partículas de un cuerpo al vibrar. vibrar. La má(ima elon!aci&n es la amplitud. a mplitud. Lon!it Lon!itud ud de onda. onda. /s el recorri recorrido do realiza realizado do por un cuerpo cuerpo desde una posici&n posici&n cualquiera de su trayectoria 'asta volver a ella con el mismo sentido. #e mide en unidades de lon!itud 1metros2. eriodo. /s el tiempo que tarda una partícula en pasar dos veces por el mismo punto. #e mide en unidades de tiempo. Frecuencia. /s el n3 de veces que en un se!. el cuerpo pasa por una misma posici&n en el mismo sentido. #e mide en vibraciones por se!. o ,ertzios.
Vibraciones s%#er#%es&as Las ondas como acabamos de ver casi nunca se encuentran aisladas sino formando tupidos comple"os sonoros las $nterferencias.
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C$asi'icaci(n e $as "ibraciones. transversales y longitudinales. ,ay cuerpos sonoros como las cuerdas que vibran transversalmente o sea en sentido perpendicular a su e"e y otros como el aire en los tubos lo 'acen lon!itudinalmente o sea en direcci&n paralela al tubo. Las membranas placas y en !eneral todos los cuerpos rí!idos vibran en las + direcciones.
Relativas y absolutas. La comparaci&n de + sonidos se establece en acústica por la relaci&n de vibraciones e(istentes entre ambos. Así si se representa un sonido con la cifra ) y otro con la + quiere decir que %ste dará doble frecuencia que aquel en i!ualdad de tiempo. #e trata de sus vibraciones relativas. or medio de aparatos electr&nicos y cálculos matemáticos se puede saber el número e(acto de vibraciones que da un cuerpo sonoro en un espacio de tiempo determinado. #e trata de su frecuencia o vibraci&n absoluta.
Simples y compuestos. /l mov. 5ibratorio se inicia desde la posici&n de equilibrio con un movimiento de vaiv%n 'acia un lado y se completa con otro 'acia el lado contrario tras lo cual van repiti%ndose sucesivamente ambos movimientos. /l mov. De ida y vuelta 'acia un solo lado constituye una vibraci&n simple y 'acia los + una doble o compuesta. La mayoría de los tratadistas toman la unidad compuesta como unidad.
Libres, forzadas y por influencia. #on libres las vibraciones que produce un cuerpo sonoro de manera natural cuando se actúa sobre %l. #on forzados los que da ba"o la acci&n de otro que le impone su mov. 5ibratorio. 1el caso de un electrolito actuando sobre un diapas&n2. Los cuerpos sonoros vibran tambi%n aunque no se actúe sobre ellos cuando en su entorno lo 'ace otro cuya frecuencia es i!ual a la suya o a la de al!uno de sus arm&nicos. /n este caso se dice que dic'o cuerpo vibra por influencia o simpatía. ,ay cuerpos como las membranas con una facilidad vibratoria tan pronunciada que vibra por influencia incluso cuando la frecuencia del cuerpo pr&(imo no se parece nada a la suya.
Sis&e!a "ibra&orio e c%eras y &%bos La frecuencia del sonido producido por una cuerda está en funci&n de la lon!itud de la misma y de las características de dic'a cuerda como tensi&n !rosor peso etc. Dic'as características determinan la velocidad de propa!aci&n de la onda en la cuerda pudiendo deducirse entonces la frecuencia del sonido producido. La frecuencia del sonido fundamental se produce con una onda definida por + nodos en los e(tremos y un vientre en el centro.
Vientres y Nodos Los vientres son puntos del cuerpo sonoro en los que el mov. 5ibratorio se manifiesta más ampliamente mientras que en los nodos %ste no e(iste en absoluto. 5ientres y 6odos se forman alternativamente y son equidistantes entre si de manera que la distancia entre un vientre y un nodo es la mitad de la que e(iste entre + vientres o + nodos.
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Tubos #e denomina tubos sonoros aquellos que contienen una columna de aire capaz al ser e(citada de producir un sonido. /l cuerpo sonoro es la columna !aseosa y no el tubo que la contiene siendo su misi&n definir la forma de la columna y teniendo poca importancia en el comple"o sonoro producido. Los tubos sonoros se clasifican en0 Abiertos: Los que disponen de + a más orificios. Cerrados0 Los que disponen un solo orificio. La !eneralidad de todos los instrumentos de viento convencionales están formados por tubos abiertos quedando los cerrados para casos muy concretos como ciertos tubos del &r!ano la flauta de pan y al!ún otro. /l clarinete está considerado que funciona como tubo cerrado debido a la comple"a formaci&n de arm&nicos impares que produce. /l movimiento ondulatorio que se produce en el interior de un tubo es lon!itudinal cuando la refle(i&n del sonido se produce en un e(tremo cerrado las elon!aciones de las mol%culas de !as que están en contacto con dic'o e(tremo son nulas produci%ndose en dic'o punto un nodo por tanto los e(tremos cerrados son siempre nodos. /n los e(tremos abiertos la refle(i&n 'ace que se produzca un vientre en dic'o e(tremo. La e(citaci&n de la columna !aseosa en estos instrumentos se 'ace por medio de una embocadura cuya misi&n es comunicar el mov. 5ibratorio del elemento vibrante a la referida columna. Las aberturas situadas a lo lar!o del tubo tienen por ob"eto dividir la columna !aseosa en se!mentos produciendo cada una de ellos una frecuencia propia. /sto es similar a lo que ocurre en las cuerdas al acortarlas apoyando el dedo sobre ellas.
Sonios P%ros y Co!#%es&os. Los sonidos puros son los producidos por los diapasones y los osciladores el%ctricos y son conocidos tambi%n como sonidos sinusiodales o tonos puros; los compuestos los ori!inados por las voces y los instrumentos. Los compuestos son los empleados realmente en la música. Cuando e"ecutamos una nota creemos oír un solo sonido pero en realidad escuc'amos un sonido compuesto por varios sonidos concomitantes que suenan por encima de %ste. A estos sonidos complementarios se les denomina como Arm&nicos.
Los Ar!(nicos Los arm&nicos son sonidos complementarios a una nota principal fundidos tan perfectamente al principal que suenan como uno solo. /l sonido que oímos y sentimos es el primer arm&nico. or encima de este suena un se!undo pero tan tenuemente que no podemos distin!uirlo. /ste se!undo arm&nico tiene el doble de vibraciones que el primero 1doble frecuencia2. La distancia entre el primer y se!undo arm&nico es de una octava. or encima de este +3 arm&nico suena un tercero que tiene el triple de velocidad que el fundamental 1frecuencia triple2. /ste arm&nico se encuentra a una distancia de quinta del se!undo arm&nico. #obre el tercer arm&nico suena un cuarto a una frecuencia cuádruple a una distancia de cuarta del tercer 1ya estamos a dos octavas del sonido fundamental2. 7 así sucesivamente. La me"or manera de entender este proceso es viendo una cuerda en tensi&n vibrar. rimero vibra
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en mitades 1octava2 lue!o en tercios 1quinta2 despu%s en cuartos 1cuarta2 lue!o en quintos 1tercera mayor2 y así 'asta el infinito. ues bien de este proceso físico natural 'emos e(traído nosotros los principios que ri!en la sonoridad de nuestros instrumentos y sobre todo nuestras leyes arm&nicas.
Los ar!(nicos co!o base e $a ar!on)a . Cuanto más se elevan los arm&nicos más se apro(iman entre sí. La distancia entre el primero y el se!undo es de 9 notas; entre el +3 y el 83 de cinco; entre el 83 y el :3 de cuatro; entre el :3 y el 3 de tres; el si!uiente de una y media; lue!o una nota y despu%s fracciones más peque
Parcia$es Disonan&es. Los arm&nicos tienen proporciones simples entre sí. Así el +3 arm&nico tiene el doble de vibraciones que el primero; el tercero el triple y así sucesivamente. /stos arm&nicos resultantes son conocidos como parciales consonantes porque tienen una relaci&n arm&nica matemática y !eom%trica entre ellos. ero tambi%n e(isten parciales disonantes en instrumentos de percusi&n tipo $di&fonos de sonido indeterminado de metal 1platillos !on! etc.2 en los que los arm&nicos no se manifiestan si!uiendo esta sucesi&n !eom%trica y matemática simple sino que se manifiestan de una manera irre!ular y 'asta impredecible produciendo e(tra
Sonios Res%$&an&es. #i tocamos dos notas "untas la diferencia entre sus velocidades de frecuencia da lu!ar a un tercer sonido más !rave que las dos notas denominado diferencial. or e"emplo si la nota superior tiene una frecuencia de >> y la inferior de :>> la diferencia es de )>> y el sonido diferencial tendrá por lo tanto )>> vibraciones por se!. Como además todos los arm&nicos de esas dos notas producen sus propios sonidos cuando toquemos los dos "untos estarán sonando a la vez más de cien sonidos contando los diferenciales y los arm&nicos. Así al tocar una orquesta los arm&nicos y sonidos diferenciales son innumerables produci%ndose comple"ísimos dibu"os sonoros.
Sonios e Aici(n /(iste otra clase de sonidos resultantes llamados sonidos de adici&n. Cuando dos notas suenan "untas sus vibraciones se funden y a!re!an entre sí produciendo un sonido a!udo de rápidas vibraciones. La frecuencia de esta adici&n es el resultado de la suma de ambas vibraciones. Así si unimos dos frecuencias de >> y :>> vibraciones obtenemos un sonido de adici&n de ?>> vibraciones. /stos son a veces disonantes pero tan tenues que casi no se escuc'an. #in embar!o dan color y brillo a la música. 4ema*. Acústica :
or último para recapitular veamos que ocurre realmente desde un punto de vista acústico cuando una orquesta está sonando. @ealmente estamos oyendo oc'o cosas diferentes combinadas unas con otras 'asta e(tremos de comple"idad insalvables.
Las notas reales tocadas denominadas primeros arm&nicos o sonidos fundamentales. Los arm&nicos superiores de los sonidos fundamentales. Los sonidos diferenciales resultado de los fundamentales. Los sonidos diferenciales resultado de los arm&nicos. Los sonidos de adici&n resultado de los fundamentales. Los sonidos de adici&n resultado de los arm&nicos. Los sonidos de adici&n resultado de los diferenciales de los fundamentales. Los sonidos de adici&n resultado de los diferenciales de los arm&nicos.
#in embar!o los sonidos resultantes de los procesos de combinaci&n de los sonidos diferenciales y de adici&n son tan tenues que apenas si se escuc'an. /sto nos da una idea de la intrincada relaci&n matemática de unos sonidos con otros y de la ma!ia sonora que supone escuc'ar tocar a una orquesta.
Fen(!enos ac*s&icos Cuando en un medio elástico se propa!a una onda sonora y esta se encuentra con una superficie de separaci&n pueden producirse al!uno de los si!uientes fen&menos0 Reflexión. Cuando al incidir una onda sobre una superficie se propa!a en el mismo medio con sentido diferente al anterior. ara que dic'a superficie actúe como reflectante es preciso que sea opaca a la onda incidente es decir que impida su propa!aci&n de dic'a superficie. Refracción. Cuando al incidir la onda sobre una superficie la atraviesa la direcci&n de propa!aci&n de la onda refractada depende de las densidades de los medios en que se propa!a la onda incidente y la onda refractada. Difracción. /ste fen&meno 'ace posible que una onda sonora pueda rodear un obstáculo o propa!arse en un ambiente a trav%s de una peque
PARÁMETROS DEL SONIDO. Los parámetros-variables ppales del sonido son altura o tono intensidad o sonoridad timbre y duraci&n a los que se podemos a