Conceptos

Resonancia (mecánica)

La resonancia es un fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica, cuyo periodo de vibración coincide con el periodo de vibración característico de dicho cuerpo. En el cual una fuerza relativamente pequeña aplicada en forma repetida, hace que una amplitud de un sistema oscilante se haga muy grande.

En estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando de forma progresiva la amplitud del movimiento tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza.

Este efecto puede ser destructivo en algunos materiales rígidos como el vaso que se rompe cuando una soprano canta y alcanza y sostiene la frecuencia de resonancia del mismo. Por la misma razón, no se permite el paso por puentes de tropas marcando el paso, ya que pueden entrar en resonancia y derrumbarse.

Una forma de poner de manifiesto este fenómeno consiste en tomar dos diapasones capaces de emitir un sonido de la misma frecuencia y colocados próximos el uno del otro, cuando hacemos vibrar uno, el otro emite, de manera espontánea, el mismo sonido, debido a que las ondas sonoras generadas por el primero presionan a través del aire al segundo.

Resonancia eléctrica

La resonancia eléctrica es un fenómeno que se produce en un circuito en el que existen elementos reactivos (bobinas y condensadores) cuando es recorrido por una corriente alterna de una frecuencia tal que hace que la reactancia se anule, en caso de estar ambos en serie, o se haga infinita si están en paralelo.

Elementos de una onda

Cresta: La cresta es el punto de máxima elongación o máxima amplitud de la onda; es decir, el punto de la onda más separado de su posición de reposo.

Período(T): El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente.

Amplitud(A): La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.

Frecuencia(f): Número de veces que es repetida dicha vibración por unidad de tiempo. En otras palabras, es una simple repetición de valores por un período determinado.

Valle: Es el punto más bajo de una onda.

Longitud de onda(λ): Es la distancia que hay entre el mismo punto de dos ondulaciones consecutivas, o la distancia entre dos crestas consecutivas.

Nodo: es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.

Elongación(x): es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la línea de equilibrio.

Ciclo: es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta.

Velocidad de propagación(v): es la velocidad a la que se propaga el movimiento ondulatorio. Su valor es el cociente de la longitud de onda y su período.

Frecuencia Angular

Los radianes se utilizan para expresar frecuencia angular, y se representa por la letra ω (radianes por segundo). La relación entre lafrecuencia angular y la frecuencia en Hertz es: 

ω = 2πf.

donde:

- ω = frecuencia angular en radianespor segundo

- π = 3.141592.... (la constante Pi)

- f = frecuencia en Hertz

Longitud de Onda Frecuencia Fórmula 

  

Ésta es la fórmula empleada en la calculadora de la longitud de onda (lambda) 

dependiendo de "v" (velocidad de la onda) y "f" (frecuencia).

wavelength frequency formula

wavelength (Lambda) es la Longitud de Onda

v es la velocidad de la onda (por defecto, velocidad de la luz en el vacío: 300.000 Km/s)

f es la frecuencia

 Tono (acústica)

El tono es la propiedad de los sonidos que los caracteriza como más agudos o más graves, en función de su frecuencia.

Un tono puro corresponde a una onda senoidal, es decir, una función del tipo f(t) = A sen(2 π f t), donde A es la amplitud, t es el tiempo y f la frecuencia. En el mundo real no existen tonos puros, pero cualquier onda periódica se puede expresar como suma de tonos puros de distintas frecuencias. Existiría una frecuencia fundamental y varias frecuencias múltiplos de la fundamental, llamados armónicos. Las frecuencias de estos armónicos son un múltiplo entero de la principal.

Cuando a un tono se le aplica el análisis de Fourier, se obtiene una serie de componentes llamados parciales armónicos (o armónicos, a secas), de los cuales el primero o fundamental y los que tienen un número de orden que es una potencia de 2 (2, 4, 8, 16...) tienen alguna similar sensación de tono que el primero por sí solo (ya que al estar a distancia de octava, el oído humano suele percibirlas como "las mismas notas pero más agudas"). El resto de parciales armónicos se perciben como otros sonidos distintos del fundamental, lo que enriquece el sonido. De esta forma, los sonidos cuyos armónicos potencias de 2 son algo más sonoros que el resto, son percibidos como sonidos con un timbre más nasal, hueco o brillante, mientras que los sonidos donde son algo más sonoros otros parciales armónicos, son percibidos como sonidos con un timbre más lleno o completo, redondo u oscuro. Todos los parciales armónicos, en su conjunto determinan el timbre musical.

La forma en que es percibido el tono es lo que se conoce como altura del sonido, que determina cómo de bajo o alto es ese sonido, aunque es normal que se utilice tono como sinónimo de altura.

Decibelio

Nivel de intensidad del sonido.[1]

200 dB

Bomba atómica similar a Hiroshima y Nagasaki

180 dB

Explosión del Volcán Krakatoa. Cohete en Despegue

140 dB

Umbral del dolor

130 dB

Avión en despegue

120 dB

Motor de avión en marcha

110 dB

Concierto / acto cívico

100 dB

Perforadora eléctrica

90 dB

Tráfico / Pelea de dos personas

80 dB

Tren

70 dB

Aspiradora

50/60 dB

Aglomeración de gente / Lavaplatos

40 dB

Conversación

20 dB

Biblioteca

10 dB

Respiración tranquila

0 dB

Umbral de audición

El decibelio (en España) o decibel (Latinoamérica [2] ), símbolo dB, es la unidad relativa empleada en acústica, electricidad, telecomunicaciones y otras especialidades para expresar la relación entre dos magnitudes: la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.

Con mayor frecuencia se emplea para relacionar magnitudes acústicas, pero también es frecuente encontrar medidas en decibelios de otras magnitudes, por ejemplo las eléctricas o las lumínicas.

En la medida de diversas magnitudes se emplea a menudo como magnitud de referencia un valor convenido muy bajo, por ejemplo el umbral mínimo de percepción del sonido en el ser humano, (20 micropascales), pero no por ello dejan de ser relativas todas las medidas expresadas en decibelios, aunque el que no se explicite normalmente el valor de referencia le de apariencia absoluta.

El decibelio es una unidad logarítmica, adimensional y matemáticamente escalar. Es la décima parte de un belio (símbolo B[3] ), que es el logaritmo de la relación entre la magnitud de interés y la de referencia, pero no se utiliza por ser demasiado grande en la práctica, y por eso se utiliza el decibelio. El belio recibió este nombre en honor de Alexander Graham Bell.

Un belio equivale a 10 decibelios y representa un aumento de potencia de 10 veces sobre la magnitud de referencia. Cero belios es el valor de la magnitud de referencia. Así, dos belios representan un aumento de cien veces en la potencia, 3 belios equivalen a un aumento de mil veces y así sucesivamente. Dicho de otra manera, un lavavajillas que emite un ruido de 50 dB NO es algo más ruidosa, es 10 veces más ruidosa que uno que emita 40 dB y 100 veces más que una de 30 dB.

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO 

Atenuación

En telecomunicación, se denomina atenuación de una señal, sea esta acústica, eléctrica u óptica, a la pérdida de potencia sufrida por la misma al transitar por cualquier medio de transmisión.

Así, si introducimos una señal eléctrica con una potencia P2 en un circuito pasivo, como puede ser un cable, esta sufrirá una atenuación y al final de dicho circuito obtendremos una potencia P1. La atenuación (α) será igual a la diferencia entre ambas potencias.

La atenuacion del sonido es el reparto de energia de la onda entre un volumen de aire cada vez mayor.

No obstante, la atenuación no suele expresarse como diferencia de potencias sino en unidades logarítmicas como el decibelio, de manejo más cómodo a la hora de efectuar cálculos.

Neper

El neper o neperio (Np) es una unidad de medida relativa que se utiliza frecuentemente en el campo de la telecomunicación, para expresar relaciones entre voltajes o intensidades. Su nombre procede de John Napier, el inventor de los logaritmos.

Aunque no es una unidad de medida del Sistema Internacional, su uso es ampliamente aceptado en muchos países, para los mismos fines que el decibelio. La diferencia fundamental entre ambas unidades es que mientras el decibelio está basado en el logaritmo decimal de la relación de magnitudes, el neperio lo está en el logaritmo natural o neperiano de la citada relación, viniendo el número de nepers determinado por la fórmula:

Relación con el decibelio

El neper se utiliza mayormente para expresar relaciones entre voltajes o intensidades mientras que el decibelio, es más utilizado para expresar relaciones entre potencias. Teniendo esto en cuenta se puede establecer la relación entre ambas unidades a partir de una relación de voltajes:

1 Np= ln V1/V2

por lo que:

V1/V2=e=2.71828182846

Si ahora se calcula cuántos decibelios corresponden a esta relación de tensiones, se tiene:

1 Np= 20 log(e) dB=8.686 dB

Aunque, como se ha dicho, se puede utilizar para relaciones de potencias, voltajes o intensidades, en el caso de potencias y teniendo en cuenta que:

P=V2/R

el valor en nepers queda determinado por la fórmula:

Np= 0.5 ln( P1/P2)

Al igual que el decibelio, el neper es una unidad adimensional, estando el uso de ambas unidades reconocido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT).