Ingeniería de Sonido Ingeniería de Sonido

Fí i 2 Física Titular: Ing. Daniel Omar Valdivia Tit l I D i lO V ldi i Adjunto: Lic. Auliel María Inés j 1

T Termodinámica   di á i Temperatura La temperatura de un sistema es una medida  de la energía cinética media de las partículas  que lo constituyen.

Energía asociada a los movimientos de las  partículas del sistema sea en un sentido partículas del sistema, sea en un sentido  traslacional, rotacional, o en forma de  vibraciones.

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T Termodinámica   di á i Escalas de Temperatura

Termometría

Termómetro de gas volumen constante.

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T Termodinámica   di á i Ley de Boyle‐Mariotte Ley de Gay Lussac Ley de Gay Lussac

Ley de Charles Ley de  Charles

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T Termodinámica   di á i Ley de Gases Ideales P = Presión P = Presión V = Volumen n = Moles de Gas R= Constante universal de los gases ideales T= Temperatura absoluta

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T Termodinámica   di á i 9M l d 9Mezcla de gases ideales: id l Ley Dalton y Amagat L D l A 9Gases Reales: Van der Waals 9Definición de sistema, medio ambiente y universo 9Si 9Sistema termodinámico di á i 9Equilibrio q termodinámico 9Sistemas aislados, cerrados y abiertos 9Transformaciones reversibles e irreversibles 9 9Estado d de d un sistema i y sus transformaciones f i 6

T Termodinámica   di á i Concepto de  C d Energía interna 

Ell primer i principio i i i de d la l Termodinámica di á i

dU dQ dW  dU = dQ ‐ dW

en forma diferencial

F Formas de intercambio de energía sistema‐entorno  d i bi d í i

Trabajo de expansión

dW = PdV 

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T Termodinámica   di á i C l Calor Experiencia p de Joule

Capacidad Calorífica, calor  p , específico a volumen constante  y presión constante 8

T Termodinámica   di á i P Procesos Adiabáticos Adi báti

Proceso Isotérmico Proceso Isocórico Proceso Isobárico Procesos Poli trópicos 9

T Termodinámica   di á i Segundo Principio de la Termodinámica

Concepto de Rendimiento

Maquinas térmicas

Ciclo Carnot

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F Formas de Transmisión del Calor  d T i ió d l C l

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Conductividad Térmica  La conducción de calor es un  mecanismo de transferencia de  energía térmica entre dos sistemas  b d basado en el contacto directo de  l di d sus partículas sin flujo neto de  materia. materia

Ley de Fourier

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Convección Térmica

Si existe una diferencia de  Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un  líquido o un gas, es casi seguro que  se producirá un movimiento del  fluido. Este movimiento transfiere  calor de una parte del fluido a otra  l d t d l fl id t por un proceso llamado  convección convección. 13

Radiación Térmica

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Ondas en una barra Ondas en una barra Deformación del elemento Módulo de elasticidad de un material. Existe una relación de proporcionalidad entre el esfuerzo fuerza por unidad de área) y deformación unitaria (deformación por unidad de longitud). La constante de proporcionalidad Y se denomina módulo de Young y es característico de cada material.

Desplazamiento del elemento La parte izquierda de la barra ejerce una fuerza F La parte izquierda de la barra ejerce una fuerza F sobre el elemento de barra de  sobre el elemento de barra de anchura dx, la parte derecha de la barra ejerce una fuerza F’ sobre dicho elemento La fuerza neta es

La segunda ley de Newton afirma que la fuerza sobre dicho elemento es igual al  g y q g producto de la masa (densidad por volumen) por la aceleración (derivada segunda del  desplazamiento) 

Igualando ambas expresiones obtenemos ecuación diferencial de movimiento  ondulatorio.

La fórmula de la velocidad de propagación es Y es el módulo de la elasticidad del  material o módulo de Young (expresado en N/m2) ρ es la densidad (expresada en  kg/m3). 

Ondas en un resorte Ondas en un resorte Ley de Hooke: Se establece la relación entre la fuerza F ejercida sobre  un resorte  con el alargamiento/contracción o elongación x producida: F= kx donde k=A E/L F=‐kx donde k=A.E/L Donde k es la constante elástica del resorte, x , la elongación (alargamiento producido),  g ( g p ), A la sección del cilindro imaginario que envuelve al muelle y E el modulo de  Elasticidad del resorte (no confundir con el modulo de elasticidad del material).

Donde 

Ondas de presión (ondas sonoras) Ondas de presión (ondas sonoras) Una onda de presión es un movimiento de vibración en un sistema mecánico raras veces está uniforme en todas las partes del sistema especialmente a altas frecuencias, pero se propaga en el metal a alta velocidad. Cualquier material o estructura no puede transmitir una fuerza al instante pero lo hace a la velocidad del sonido en el material. Ya que esta no es infinita, si la fuerza que se está transmitiendo es oscilatoria, las ondas de presión se propagarán a través del medio; y su longitud de onda será la velocidad del sonido entre la frecuencia de la oscilación de la fuerza.

Modo de propagación El sonido (las ondas sonoras) son ondas mecánicas elásticas  longitudinales u ondas de compresión. Eso significa que: •

Para propagarse precisan de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido)  que transmita la perturbación (viaja más rápido en los sólidos, luego en los  líquidos aún más lento en el aire, y en el vacío no se propaga). Es el propio  medio el que produce y propicia la propagación de estas ondas con su  di l d i i l ió d t d compresión y expansión. Para que pueda comprimirse y expandirse es  imprescindible que éste sea un medio elástico, ya que un cuerpo  totalmente rígido no permite que las vibraciones se transmitan. Así pues, totalmente rígido no permite que las vibraciones se transmitan. Así pues,  sin medio elástico no habría sonido, ya que las ondas sonoras no se  propagan en el vacío.

•

Además, los fluidos sólo pueden transmitir movimientos ondulatorios en  que la vibración de las partículas se da en dirección paralela a la velocidad  de propagación o lo largo de la dirección de propagación. Así los  gradientes de presión que acompañan a la propagación de una onda  di t d ió ñ l ió d d sonora se producen en la misma dirección de propagación de la onda,  siendo por tanto éstas un tipo de ondas longitudinales.

Ondas transversales en una cuerda Ondas transversales en una cuerda Si las partículas del medio en el que se propaga la perturbación vibran  Si l tí l d l di l l t b ió ib perpendiculares a la dirección de propagación, las ondas se llaman  transversales. Si vibran en la misma dirección se llaman longitudinales. Consideremos una cuerda cuya tensión es T. En el equilibrio, la cuerda está en  línea recta. Vamos a ver lo que ocurre cuando se desplaza un elemento de  longitud dx, situado en la posición x de la cuerda, una cantidad ð respecto de  la posición de equilibrio. Dibujamos las fuerzas que actúan sobre el elemento,  y calculamos la aceleración del mismo, aplicando la segunda ley de Newton.

Ondas superficiales en un liquido Ondas superficiales en un liquido

Ondas en una membrana Ondas en una membrana

Ondas Electromagnéticas Ondas Electromagnéticas