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Explica las cualidades (intensidad, tono y timbre) de una onda sonora.
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La frecuencia fundamental de vibración de la sexta cuerda de una guitarra es f = 329,63 Hz. Representa gráficamente, para el modo fundamental y los dos armónicos sucesivos, la forma de la onda a lo largo de la cuerda, si la longitud es l = 0,75 m. Indica la posición de los nodos y los vientres.
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¿Se propagan con la misma velocidad todos los armónicos en dicha cuerda? Calcula la(s) velocidad(es) de propagación.
SOLUCIÓN
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Intensidad de un sonido : Es la cantidad de energía que atraviesa en un segundo la unidad de superficie colocada perpendicularmente a la dirección de propagación del sonido. Se mide en vatios (w) /m²
La intensidad depende de la amplitud de la onda y permite distinguir entre sonidos fuertes (ondas de gran amplitud) y débiles (ondas de poca amplitud).
La sensación que se produce en el oído al percibir cierta intensidad de sonido se llama sonoridad o intensidad fisiológica.
Tono: Es una cualidad relacionada con la frecuencia del sonido. Nos permite distinguir entre sonidos agudos (frecuencia alta) y sonidos graves (frecuencia baja).
Timbre: Es una cualidad que nos permite distinguir dos sonidos con la misma intensidad y el mismo tono, emitidos por dos instrumentos diferentes. Está relacionado con la forma de la onda.
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Modo fundamental:
Nodos: 0 m y 0,75 m
Vientre: 0,375 m
2º Armónico
Nodos: 0 m, 0,375 m y 0,75 m
Vientres: 0,1875 m y 0,5625 m
3º Armónico
Nodos: 0 m, 0,25m, 0,5 m y 0,75 m
Vientres: 0,125 m, 0,375 m y 0,625 m
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v = λ ·
f en una cuerda es una característica de la misma, dependiente de la tensión a que está sometida la cuerda y de la densidad lineal de la misma, pero idéntica para todas las frecuencias. Así cuando la frecuencia de la onda que se propaga, o del armónico que aparece en este caso, aumenta, la longitud de onda de la misma disminuye de modo que el producto permanece constante.
Podemos calcularla para el caso del modo fundamental, pues sabemos que la longitud de la cuerda debe ser exactamente la mitad de la longitud de onda, por lo que para la frecuencia de 392,63 Hz, la longitud de onda en esta cuerda debe ser 1,50 m (el doble de la longitud de la misma)
Por tanto: v = λ·f = 1,50 x 392,63 = 588,945 m/s
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