El sonido

En un laboratorio se cuelga un timbre eléctrico dentro de una campana de cristal y se va extrayendo el aire poco a poco. La figura muestra el montaje del experimento.

1. a) Describe qué se oye a medida que sale el aire.
2. b) ¿Qué demuestra este experimento sobre lo que necesita el sonido para propagarse?
3. c) ¿Por qué dos astronautas en la superficie de la Luna se hablan por radio aunque estén uno al lado del otro?

El sonido viaja por el aire como una sucesión de zonas de aire comprimido y enrarecido que avanzan desde la fuente hasta el oído. La figura representa esas zonas de compresión y enrarecimiento.

1. a) ¿Viaja el aire desde el altavoz hasta tu oreja o solo oscila en torno a su posición?
2. b) Teniendo en cuenta la dirección en que oscila el aire respecto a la dirección en que avanza la onda, ¿el sonido es una onda transversal o longitudinal? Justifícalo.
3. c) Describe cómo lo modelarías con un muelle estirado sobre la mesa.

En una guitarra, la cuerda primera (la más fina) vibra a $330\ \text{Hz}$ al aire y la sexta (la más gruesa) a $82,5\ \text{Hz}$.

1. a) ¿Cuál de las dos cuerdas suena más aguda?
2. b) ¿De qué magnitud de la onda depende el tono (agudo o grave) de un sonido?
3. c) ¿En qué unidad se mide esa magnitud?

Un violín y una flauta tocan la misma nota, un la de $440\ \text{Hz}$, y con el mismo volumen. La figura muestra la forma de las ondas que produce cada instrumento.

1. a) ¿Por qué aun así distinguimos qué instrumento está tocando?
2. b) ¿Cómo se llama esa cualidad del sonido? Explica en qué se diferencian las ondas que produce cada instrumento.

En un concierto al aire libre, el sonido junto a los altavoces es ensordecedor y a $100\ \text{m}$ apenas molesta. La figura representa cómo se reparte la energía de la onda al alejarse del altavoz.

1. a) ¿Qué magnitud de la onda sonora disminuye al alejarse de la fuente y cuál se mantiene?
2. b) El altavoz emite su energía repartiéndola sobre superficies esféricas cada vez mayores a medida que la onda se aleja: explica con esta idea por qué el volumen baja tanto con la distancia.
3. c) Relaciona lo anterior con la recomendación de no permanecer mucho tiempo pegado a los altavoces.

Gritas frente a la pared de un frontón y oyes el eco $0,5\ \text{s}$ después, como se muestra en la figura.

1. a) Explica qué camino ha recorrido el sonido desde que salió de tu boca hasta que lo oíste.
2. b) Calcula a qué distancia está la pared. (El sonido viaja a $340\ \text{m/s}$.)

El sonido viaja por el agua del mar a unos $1500\ \text{m/s}$. Dos delfines nadan separados por $3\ \text{km}$.

1. a) ¿Cuánto tarda el sonido de uno en llegar al otro por el agua?
2. b) ¿Cuánto tardaría en recorrer esa misma distancia por el aire? (En el aire viaja a $340\ \text{m/s}$; expresa el resultado con un decimal.)
3. c) ¿En cuál de los dos medios se propaga más rápido el sonido?

El sonar de un barco envía un pulso de ultrasonido hacia el fondo marino y el eco regresa $0,4\ \text{s}$ después, como se muestra en la figura. El sonido viaja por el agua a $1500\ \text{m/s}$.

1. a) ¿Qué profundidad hay bajo el barco?
2. b) ¿Por qué el sonar usa ultrasonidos en lugar de sonidos audibles?
3. c) Si el barco navega hasta una zona donde el fondo está a $600\ \text{m}$, ¿cuánto tardará en regresar el eco?

Un oído humano joven y sano percibe sonidos entre unos $20\ \text{Hz}$ y $20\,000\ \text{Hz}$. Indica si podemos oír cada uno de estos sonidos y nombra el rango al que pertenecen:

1. a) Un sonido de $15\ \text{Hz}$.
2. b) Un sonido de $440\ \text{Hz}$.
3. c) Un sonido de $25\,000\ \text{Hz}$.

¿Cómo se llaman los sonidos con frecuencia por encima de $20\,000\ \text{Hz}$ y qué animal los usa para orientarse en la oscuridad?

En una ciudad conviven el tráfico, las obras, las terrazas con música y las sirenas de las ambulancias.

1. a) Explica qué se entiende por contaminación acústica.
2. b) Cita dos efectos del ruido excesivo sobre la salud de las personas.
3. c) Propón una medida para reducir el ruido actuando sobre la fuente y otra actuando sobre el medio por el que se propaga.

Una familia vive en un piso junto a una avenida muy transitada y sufre el ruido del tráfico también de noche.

1. a) Propón una medida para reducir el ruido actuando sobre la fuente, otra actuando sobre el medio de propagación y otra sobre el receptor, justificando físicamente cada una.
2. b) Explica por qué una ventana de doble cristal con cámara de aire aísla mejor del ruido que un cristal sencillo.
3. c) Dentro de casa, las cortinas gruesas, las alfombras y las estanterías llenas de libros reducen el ruido: ¿qué le hacen esos materiales al sonido en lugar de reflejarlo?