Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

Las ondas sonoras y la cambio de Doppler
 

Las ondas sonoras y la cambio de Doppler

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

A diferencia de las ondas de luz, las ondas sonoras son perturbaciones que se propagan a través de un medio, que puede ser sólido, gas o líquido.

Las ondas de luz son ondas transversales que tienen oscilaciones perpendiculares a la dirección de la propagación. Mientras que las ondas sonoras son ondas de presión longitudinales cuyas oscilaciones son paralelas a la dirección de propagación.

En este video, exploraremos diversas propiedades de las ondas sonoras, y conocer el efecto de Doppler, un fenómeno descubierto por el físico austríaco Christian Doppler. A continuación, vamos a aprender cómo medir la velocidad del sonido de altavoces y cómo visualizar el efecto de Doppler en el laboratorio. Por último, veremos algunos ejemplos donde se aplican estos conceptos.

Comencemos por examinar las propiedades de las ondas de sonido y el fenómeno de desplazamiento Doppler. Cuando el sonido se introduce a través de la vibración de un objeto, como una cuerda de guitarra, las partículas en el aire experimentan movimiento hacia adelante y hacia atrás.

Esto crea las regiones en el aire donde las partículas son comprimidas, llamadas compresiones o separadas, llamados rarefacciones. Estas características pueden utilizarse para definir la relación entre la velocidad de las ondas de sonido y la frecuencia.

La distancia entre las compresiones es la longitud de onda lambda, que tiene la unidad de metros. Frecuencia es que el número de ciclos de onda por segundo y se expresa en Hertz. La velocidad del sonido es el producto de estas dos cualidades.

Puesto que las ondas sonoras viajan debido a la compresión de las partículas en el medio, la densidad de las moléculas de aire tienen un efecto sobre la velocidad del sonido. La densidad del aire depende de temperatura de los alrededores, por lo que la velocidad de la onda de sonido también depende de la temperatura.

Suponiendo que el aire está en reposo, la velocidad de la onda sonora a través del aire se puede calcular mediante la siguiente ecuación, donde Tc es la temperatura del aire en grados Celsius.

Si el aire está en movimiento, la velocidad del sonido cambia dependiendo de la dirección de movimiento de aire. Por ejemplo, si la onda de sonido se está moviendo en la dirección opuesta de un fuerte viento, la velocidad de las ondas disminuye la velocidad del viento.

Ahora, echemos un vistazo a lo que sucede cuando la fuente del sonido se está moviendo. Tomemos por ejemplo, una ambulancia emite una sirena en una frecuencia fija, ft. La ambulancia se acerca, el tono percibido de la sirena, fr, aumenta hasta que te llegue. Esto es porque mientras la sirena se mueve hacia usted, las posiciones relativas de las ondas sonoras se amontonan, y el sonido parece tener una frecuencia más alta que la frecuencia transmitida.

Por la misma lógica, las unidades de ambulancia, oiga la sirena en un tono más, como las ondas de sonido separados y el sonido parece tener una frecuencia más baja que la frecuencia de transmisión. La diferencia entre las frecuencias emitidas y percibidas en un momento dado se llama el efecto Doppler o el Doppler shift.

Ahora que hemos analizado los fundamentos de las ondas sonoras y la cambio de Doppler, primero echemos un vistazo a cómo medir la velocidad del sonido en diferentes frecuencias. A continuación, demostramos cómo visualizar el efecto de Doppler usando un aparato móvil.

En primer lugar, establecer dos altavoces frente a uno otro en un banco óptico. Conectar un altavoz a un generador de función con una salida BNC, al otro lado de la t BNC conectado al canal 1 o A en un osciloscopio

A continuación, conecte el segundo altavoz para el canal 2 o B en el osciloscopio.

Encienda el generador de funciones y osciloscopio y ajustar el dial en el generador de funciones para producir una onda con frecuencia de 5 kHz. El altavoz conectado con el generador de funciones debe producir un tono uniforme que suena como una alarma. Dos ondas de 5kHz que están fuera de fase uno con el otro, el altavoz emite y para el altavoz receptor deben aparecer en diferentes colores en el osciloscopio.

Lentamente Deslice el altavoz conectado al canal B a lo largo del Banco hasta que las dos ondas están en fase. Luego, anote la distancia entre los dos altavoces.

A continuación, deslice lentamente el altavoz del canal B de los altavoces emiten así que las ondas están fuera de fase. Continúe deslizando el altavoz hacia atrás hasta que las ondas están en fase otra vez. Registro de la nueva distancia entre los altavoces. Repita el experimento con frecuencias de 8 kHz y 3 kHz

Para calcular la velocidad de las ondas sonoras, primero reste la distancia final entre la inicial para dar la longitud de onda de la onda sonora. Luego, utilice este valor y la frecuencia para obtener la velocidad. Tenga en cuenta la relación inversamente proporcional entre la longitud de onda y frecuencia.

Comparar las velocidades experimentales con la velocidad esperada mediante la temperatura de la habitación. Los valores experimentales para diferentes frecuencias parecen ser aproximadamente el mismo, y la diferencia entre ellos y el valor esperado es igual o menos del uno por ciento.

En primer lugar, ate un trozo de un metro de longitud de cuerda hasta el final de un aparato Doppler. Cuando a la altura de la cintura, el aparato debe acercarse, pero no toque el piso.

A continuación, conecte un micrófono a un canal del osciloscopio y coloque el micrófono a una distancia fija-1,50 m--de donde usted está parado.

Encienda el aparato Doppler y manténgalo en lugar de 1,5 m de distancia del micrófono. Observe la onda en el osciloscopio.

Comenzar a hacer pivotar el aparato alrededor en círculos a una velocidad constante. Los observando que el aparato que hace pivotar se observe que el tono o frecuencia, obtiene mayor que oscila cercanos de ellos y bajan como hace pivotar lejos.

Al mismo tiempo, el osciloscopio mostrará más olas, o una frecuencia más alta, cuando el aparato está cerca del micrófono. Cuando el aparato está lejos del micrófono la frecuencia disminuye.

Sonido y ondas de sonido se encuentran en la vida cotidiana y se utilizan en muchas áreas del arte, la ciencia y la medicina.

Cuando alguien usa un instrumento de columna de aire abierta, como la trompeta, las ondas de sonido producidas dentro del tubo de crear música. Como el aire es empujado en el instrumento, una vibración se produce dentro que causa las ondas de presión a reflejarse en el interior del tubo.

Presión solamente ondas de ciertas longitudes de onda y frecuencias caben dentro del tubo y resuenan, creando sonido. Todas las demás longitudes de onda y frecuencias se pierden.

El efecto Doppler es la base del instrumento de ultrasonido Doppler, que se utiliza para la evaluación vascular. El dispositivo Doppler consiste en una sonda que se coloca en la piel del paciente. La sonda emite ondas de ultrasonido en una frecuencia específica, que reflejan fuera de las células sanguíneas y son detectadas por el elemento de recepción en la sonda. La velocidad del flujo sanguíneo es evidente por el cambio en la frecuencia de la onda reflejada.

Sólo ha visto la introducción de Zeus el efecto Doppler. Ahora debe comprender los principios básicos del efecto Doppler, cómo medir la velocidad de las ondas sonoras en el laboratorio y algunas aplicaciones de la técnica en el mundo real. ¡Gracias por ver!

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter