TEMA 3

Aquesta pràctica consta de dues parts. La primera està dedicada a la visualització d'ones per tal de posar de manifest que el fenomen ondulatori correspon a la propagació d'energia d'un punt a un altre de l'espai. Per assolir aquest objectiu es disposa d'uns sistemes mecànics que permeten de mesurar la longitud d'ona per a diferents freqüències i determinar la velocitat de propagació. Aquesta part es divideix en dos apartats:

La segona part està dedicada a l'estudi pràctic de les ones sonores. S'en mesurà la velocitat de propagació i el nivell de pressió sonora en diferents condicions. A més es farà la mesura del nivell de soroll ambiental i es determinaran els valors de paràmetres utilitzats en la legislació medioambiental i, si és posible, es compararan amb els valors teòrics. Els apartats són:

Mesura de la velocitat del so.
Mesures ambientals.

3.1 Fonament

El moviment ondulatori està present en molts fenòmens del nostre entorn. Qualsevol pertorbació d'una condició d'equilibri que es propaga d'una regió a una altra de l'espai és el que es coneix com a ona. Aquestes ones es poden propagar en diferents medis com és el cas d'ones en una corda o bé d'ones de so propagant-se en l'aire. En les ones transversals la pertorbació és perpendicular a la direcció de propagació (cas de la corda) i en les ones longitudinals la perturbació és en la mateixa direcció que la propagació (cas del so).
La velocitat de propagació de les ones depèn de les característiques del medi. Concretament, la velocitat de propagació de les ones en una corda depèn de la densitat d'aquesta però també de la tensió a la qual estigui sotmesa. En el cas de les ones sonores, la velocitat depèn del tipus i les condicions del gas en què es propaguen.

Quan les ones estan confinades a l'espai es produeixen reflexions en els extrems i ones que es mouen en els dos sentits. Dues ones sinusoïdals de la mateixa freqüència i amplitud però que viatgen en sentits contraris es combinen segons el principi de superposició. Per una corda d'una determinada longitud hi ha certes freqüències que donen lloc a un esquema vibratori conegut com a ona estacionària. Observeu a la figura 3.1 els esquemes de vibració corresponents a certes freqüències de ressonància (f_n).

Els punts de la corda que no es mouen es coneixen com a nodes i la distància entre dos nodes consecutius és

, on

és la longitud d'ona . En el punt mitjà entre dos nodes, l'amplitud d'oscil·lació és màxima. Aquests punts s'anomenen ventres.
La relació entre la longitud d'ona de les freqüències de ressonància (

) i la longitud de la corda (L) és:

D'altra banda, aquesta velocitat depèn de la tensió de la corda (T_ensi) i de la densitat lineal

Entenem per so qualsevol vibració de la pressió de l'aire que pot ser detectada per l'oïda humana.
Un so és greu si la seva freqüència és baixa dintre del rang audible o bé és agut si la freqüència és alta. Encara que la nostra oïda és capaç de captar freqüències entre els 20 Hz i el 20 kHz, per poder percebre un so cal que la intensitat de l'ona estigui en un cert interval.
Com que l'oïda és sensible a un interval molt gran de varicions de pressió s'utilitza una escala logarítmica per descriure el nivell de pressió sonora, L_p .

El nostre sistema auditiu atenua les freqüències baixes. Si, a l'equip de mesura, s'adapta un filtre semblant a la nostra oïda (filtre A), s'obté el nivell sonor global, que es mesura en dBA. La ponderació establerta correspon a la taula 3.1.