Una onda sonora es una onda longitudinal por donde viaja el sonido. Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación local depresión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasiperiódica. Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo deonda elástica.
Las variaciones de presión, humedad o temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada molécula transmite la vibración a la de su vecina, provocando un movimiento en cadena. Esos movimientos coordinados de millones de moléculas producen las denominadas ondas sonoras, que producen en el oído humano una sensación descrita como sonido.
El sonido se crea cuando una perturbación producida en un punto determinado del medio material provoca un cambio en la presión o un desplazamiento de las partículas de un medio elástico, y dicha perturbación puede ser detectada por el oído humano o por determinados instrumentos. Para que dicha perturbación pueda ser detectada por el oído humano, la composición espectral de dicha onda debe caer dentro de la gama del espectro que puede ser procesada por el oído humano. Se considera que el rango de frecuencias que detecta el oído está compuesto entre 20 y 20000 Hz, dependiendo ese rango de cada persona.
Se puede considerar que una onda sonora es una fluctuación de presión que se propaga a través de cualquier medio que es suficientemente elástico para permitir que sus moléculas se acerquen y se separen unas de otras. Un ejemplo intuitivo de cómo se transmite una onda sonora lo tenemos en las ondas que se generan cuando tiramos una piedra en un estanque de aguas tranquilas: las partículas del medio no se desplazan en la dirección del movimiento, las fluctuaciones de presión, en cambio, sí lo hacen.
Las ondas acústicas son ondas longitudinales ya que el desplazamiento de las partículas respecto de su posición de equilibrio se produce en el mismo sentido de propagación de la perturbación. UN ejemplo que puede ilustrar la naturaleza longitudinal de las ondas acústicas es el de un recipiente con un émbolo. Si en la base del recipiente existe una abertura, cuando empujamos el émbolo hacia adentro, en el interior del recipiente se producirá un aumento de presión que se transmitirá a través de la abertura a la parte exterior contigua, provocando un desplazamiento de las moléculas. Si ahora el émbolo se retira hacia arriba se produce una disminución de la presión que crea una especie de vacío que hace que las moléculas sufran un desplazamiento en sentido contrario, ya su vez esta presión negativa se transmita al exterior a través de la abertura. Tanto las variaciones de presión como el desplazamiento de las moléculas se producirán en el mismo sentido que el movimiento del émbolo, dando lugar a una onda longitudinal.
Las magnitudes que describen la onda sonora son:
• La presión instantánea p
• La densidad instantánea 
• El desplazamiento de las partículas respecto de su posición de equilibrio D
Definimos la Presión acústica como: 
Definiremos también la densidad dinámica como: 
El estudio de las ondas sonoras se realizará a través del estudio de las ondas armónicas (Th. Fourier). Una onda de desplazamientos armónica se podrá expresar como
donde 
es la amplitud de movimiento; k el número de onda; v la velocidad de desplazamiento de la onda y x la dirección de propagación.
donde es la amplitud de movimiento; k el número de onda; v la velocidad de desplazamiento de la onda y x la dirección de propagación.
En física, una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico ocampo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el vacío.
Definiciones
Una vibración puede ser definida como un movimiento de ida y vuelta alrededor de un punto de referencia. Sin embargo, definir las características necesarias y suficientes que caracterizan unfenómeno como onda es, como mínimo, algo flexible. El término suele ser entendido intuitivamente como el transporte de perturbaciones en el espacio, donde no se considera el espacio como un todo sino como un medio en el que pueden producirse y propagarse dichas perturbaciones a través de él. En una onda, la energía de una vibración se va alejando de la fuente en forma de una perturbación que se propaga en el medio circundante (Hall, 1980: 8). Sin embargo, esta noción es problemática en casos como una onda estacionaria (por ejemplo, una onda en una cuerda bajo ciertas condiciones) donde la transferencia de energía se propaga en ambas direcciones por igual, o para ondas electromagnéticas/luminosas en el vacío, donde el concepto de medio no puede ser aplicado.
Por tales razones, la teoría de ondas se conforma como una característica rama de la física que se ocupa de las propiedades de los fenómenos ondulatorios independientemente de cual sea su origen físico (Ostrovsky y Potapov, 1999). Una peculiaridad de estos fenómenos ondulatorios es que a pesar de que el estudio de sus características no depende del tipo de onda en cuestión, los distintos orígenes físicos que provocan su aparición les confieren propiedades muy particulares que las distinguen de unos fenómenos a otros. Por ejemplo, la acústica se diferencia de la óptica en que las ondas sonoras están relacionadas con aspectos más mecánicos que las ondas electromagnéticas (que son las que gobiernan los fenómenos ópticos). Conceptos tales como masa, cantidad de movimiento, inercia o elasticidad son conceptos importantes para describir procesos de ondas sonoras, a diferencia de en las ópticas, donde estas no tienen una especial relevancia. Por lo tanto, las diferencias en el origen o naturaleza de las ondas producen ciertas propiedades que caracterizan cada onda, manifestando distintos efectos en el medio en que se propagan (por ejemplo, en el caso del aire: vórtices, ondas de choque. En el caso de los sólidos: dispersión. En el caso del electromagnetismo presión de radiación.)
Otras propiedades, sin embargo, pueden ser generalizadas a todas las ondas. Por ejemplo, teniendo en cuenta el origen mecánico de las ondas sonoras, estas pueden propagarse en el espacio-tiempo si y solo si el medio no es infinitamente rígido ni infinitamente flexible. Si todas las partes que constituyen un medio estuvieran rígidamente ligadas podrían vibrar como un todo sin retraso en la transmisión de la vibración y, por lo tanto, sin movimiento ondulatorio (o un movimiento de onda infinitamente rápido). Por otro lado, si todas las partes fueran independientes, no podría haber ninguna transmisión de la vibración y de nuevo, no habría movimiento ondulatorio (o sería infinitamente lento). Aunque lo dicho anteriormente no tiene sentido para ondas que no requieren de un medio, sí muestra una característica relevante a todas las ondas independientemente de su origen: para una misma onda, la fase de una vibración (que es el estado de perturbación en que se encuentra una determinada parte del medio) es diferente para puntos adyacentes en el espacio, ya que la vibración llega a estos en tiempos distintos.
De la misma forma, el estudio de procesos ondulatorios de distinta índole pueden permitir la comprensión de los fenómenos propiamente acústicos. Un ejemplo característico es el principio de interferencia de Young (Young, 1802, en Hunt, 1978: 132); la primera vez que apareció este principio fue en los estudios de Young sobre la luz y, dentro de algunos contextos específicos (por ejemplo, la dispersión de sonido a través del sonido), es todavía un aspecto investigado en el estudio de la acústica.
[editar]Elementos de una Onda
- Cresta: La cresta es el punto más alto de dicha amplitud o punto máximo de saturación de la onda.
- Período: El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente.
- Amplitud: 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: Número de veces que es repetida dicha vibración. 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: Distancia que hay entre dos crestas consecutivas de dicho tamaño.
[editar]Características
Las ondas periódicas están caracterizadas por crestas o montes y valles], y usualmente es categorizada como longitudinal o transversal. Unaonda transversal son aquellas con las vibraciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda; ejemplos incluyen ondas en una cuerda y ondas electromagnéticas. Ondas longitudinales son aquellas con vibraciones paralelas en la dirección de la propagación de las ondas; ejemplos incluyen ondas sonoras.
Cuando un objeto corte hacia arriba y abajo en una onda en un estanque, experimenta una trayectoria orbital porque las ondas no son simples ondas transversales sinusoidales.
Ondas en la superficie de una cuba son realmente una combinación de ondas transversales y longitudinales; por lo tanto, los puntos en la superficie siguen caminos orbitales.
Todas las ondas tienen un comportamiento común bajo un número de situaciones estándar. Todas las ondas pueden experimentar las siguientes:
- Difracción - Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un obstáculo deja de ir en línea recta para rodearlo.
- Efecto Doppler - Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente emisora de las ondas y el receptor de las mismas.
- Interferencia - Ocurre cuando dos ondas se combinan al encontrarse en el mismo punto del espacio.
- Reflexión - Ocurre cuando una onda, al encontrarse con un nuevo medio que no puede atravesar, cambia de dirección.
- Refracción - Ocurre cuando una onda cambia de dirección al entrar en un nuevo medio en el que viaja a distinta velocidad.
- Onda de choque - Ocurre cuando varias ondas que viajan en un medio se superponen formando un cono.
Ejemplos
Ejemplos de ondas:
- Olas, que son perturbaciones que se propagan por el agua.
- Ondas de radio, microondas, ondas infrarrojas, luz visible, luz ultravioleta, rayos X, y rayos gamma conforman la radiación electromagnética. En este caso, la propagación es posible sin un medio, a través del vacío. Las ondas electromagnéticas viajan a 299.792.458 m/s en el vacío.
- Sonoras — una onda mecánica que se propaga por el aire, los líquidos o los sólidos.
- Ondas de tráfico (esto es, la propagación de diferentes densidades de vehículos, etc.) — estas pueden modelarse como ondas cinemáticas como hizo Sir M. J. Lighthill
- Ondas sísmicas en terremotos.
- Ondas gravitacionales, que son fluctuaciones en la curvatura del espacio-tiempo predichas por la relatividad general. Estas ondas aún no han sido observadas empíricamente.
Onda estacionaria
Una onda estacionaria es aquella que permanece fija, sin propagarse a través del medio. Este fenómeno puede darse, bien cuando el medio se mueve en sentido opuesto al de propagación de la onda, o bien puede aparecer en un medio estático como resultado de la interferencia entre dos ondas que viajan en sentidos opuestos.
La suma de dos ondas que se propagan en sentidos opuestos, con idéntica amplitud y frecuencia, dan lugar a una onda estacionaria. Las ondas estacionarias normalmente aparecen cuando una frontera bloquea la propagación de una onda viajera (como los extremos de una cuerda, o el bordillo de una piscina, más allá de los cuales la onda no puede propagarse). Esto provoca que la onda sea reflejada en sentido opuesto e interfiera con la onda inicial, dando lugar a una onda estacionaria. Por ejemplo, cuando se rasga la cuerda de un violín, se generan ondas transversales que se propagan en direcciones opuestas por toda la cuerda hasta llegar a los extremos. Una vez aquí son reflejadas de vuelta hasta que interfieren la una con la otra dando lugar a una onda estacionaria, que es lo que produce su sonido característico.
En función del medio en el que se propagan
- Ondas mecánicas: las ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio. Como en el caso de una alfombra o un látigo cuyo extremo se sacude, la alfombra no se desplaza, sin embargo una onda se propaga a través de ella. La velocidad puede ser afectada por algunas características del medio como: la homogeneidad, la elasticidad, la densidad y la temperatura. Dentro de las ondas mecánicas tenemos las ondas elásticas, las ondas sonoras y las ondas de gravedad.
- Ondas electromagnéticas: las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio, pudiendo por lo tanto propagarse en elvacío. Esto es debido a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado. Las ondas electromagnéticas viajan aproximadamente a una velocidad de 300000 km por segundo, de acuerdo a la velocidad puede ser agrupado en rango de frecuencia. Este ordenamiento es conocido como Espectro Electromagnético, objeto que mide la frecuencia de las ondas.
- Ondas gravitacionales: las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la geometría misma del espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando en el vacío, técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio, sino que en sí mismas son alteraciones del espacio-tiempo.
En función de su propagación o frente de onda
- Ondas unidimensionales: las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda son planos y paralelos.
- Ondas bidimensionales o superficiales: son ondas que se propagan en dos direcciones. Pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie, por ello, se denominan también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se producen en una superficie líquida en reposo cuando, por ejemplo, se deja caer una piedra en ella.
- Ondas tridimensionales o esféricas: son ondas que se propagan en tres direcciones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones. El sonido es una onda tridimensional. Son ondas tridimensionales las ondas sonoras (mecánicas) y las ondas electromagnéticas.
[editar]En función de la dirección de la perturbación
- Ondas longitudinales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio se mueven (ó vibran) paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal.
- Ondas transversales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
En función de su periodicidad
- Ondas periódicas: la perturbación local que las origina se produce en ciclos repetitivos por ejemplo una onda senoidal.
- Ondas no periódicas: la perturbación que las origina se da aisladamente o, en el caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Las ondas aisladas también se denominan pulsos.
Reflexión
Se produce cuando una onda encuentra en su recorrido una superficie contra la cual rebota, después de la reflexión la onda sigue propagándose en el mismo medio y los parámetros permanecen inalterados. El eco es un ejemplo de Reflexión.
Refracción
Es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio de que se trate.
NOTICIA!
Erupción volcánica
Características
Las erupciones volcánicas no obedecen a ninguna ley de periodicidad, y no ha sido posible descubrir un método para preverlas, aunque a veces vienen precedidas por sacudidas sísmicas y por la emisión de fumarolas. Su violencia está en relación con la acidez de las lavas y con el contenido de estas en gases oclusos.
Éstos alcanzan así altas presiones y, cuando llegan a vencer la resistencia que encuentran, se escapan violentamente, dando lugar a una erupción explosiva. Por el contrario, una lava básica es mucho más fluida y opone escasa resistencia al desprendimiento de sus gases: las erupciones son entonces menos violentas y pueden revestir un carácter permanente.
Las erupciones son causa del aumento de la temperatura en el magma que se encuentra en el interior del manto. Esto ocasiona una erupción volcánica en la que se expulsa la lava hirviendo que se encontraba en el magma. Puede generar derretimiento de hielos y glaciares, los derrumbes, los aluviones, etc. Las erupciones también se caracterizan por otros factores: temperatura de la lava, su contenido de gases oclusos, estado del conducto volcánico (chimenea libre u obturada por materias sólidas, lago de lava que opone su empuje a la salida del magma del fondo, etc).
[editar]Tipos de erupciones
La combinación posible de los factores recién señalados entre sí explica la existencia de varios tipos de volcanes a los cuales corresponden erupciones características. En primer lugar conviene establecer una distinción entre la erupción puntual del magma por una chimenea, y la erupción lineal por una fisura del terreno que puede ser bastante larga. En este último caso se tiene unvolcanismo lávico: las erupciones no son violentas y adoptan la forma de gigantescas efusiones de basaltos muy fluidos, cuyas coladas cubren grandes extensiones de terreno alrededor del volcán.
[editar]Hawaiana
Presente en volcanes con volcanismo lávico, son nombradas así por los volcanes de las islas de Hawái. Sus lavas son muy fluidas, sin que tengan lugar desprendimientos gaseosos explosivos; estas lavas se desbordan sólo cuando rebasan el cráter (por lo que forman un lago de lava) y se deslizan con facilidad por las laderas, formando verdaderas corrientes a grandes distancias y construyendo un edificio volcánico con una pendiente muy suave, como se ve en una imagen reciente de la caldera del Halemaumau, en el volcán Kilauea, en la isla de Hawái. Algunas partículas de lava, al ser arrastradas por el viento, forman hilos cristalinos que los nativos llaman cabellos de la diosa Pelé (divinidad del fuego). Son los más comunes en el mundo.
[editar]Estromboliano1
Recibe el nombre del Stromboli, volcán de las islas Lípari (mar Tirreno), al Norte de Sicilia. La erupción es permanente, acompañada de frecuentes paroxismos explosivos, y de vez en cuando de coladas de lava. Ésta es fluida, y acompaña al desprendimiento de gases abundantes y violentos, con proyecciones de escorias, bombas y lapilli. Debido a que los gases pueden desprenderse con facilidad, no se producen pulverizaciones o cenizas. Cuando la lava rebasa por los bordes del cráter, desciende por sus laderas y barrancos, pero no alcanza tanta extensión como la del tipo del volcán hawaiano.
[editar]Vulcaniano
Su nombre proviene del volcán Vulcano en las islas Lípari. Se desprenden grandes cantidades de gases de un magma poco fluido, que se consolida con rapidez; por ello las explosiones son muy fuertes y la lava ácida y muy viscosa que emite se pulveriza, produciendo mucha ceniza, lanzada al aire acompañadas de otros materiales fragmentarios. Cuando la lava sale al exterior se consolida rápidamente, pero los gases que se desprenden, rompen y resquebrajan su superficie, que por ello resulta áspera y muy irregular, formándose lavas cordadas.
[editar]Pliniano o vesubiano
Reciben su nombre en honor a Plinio el Viejo, que falleció en una, y su sobrino Plinio el Joven, que fue el primero en describirlas. La Erupción pliniana difiere de la vulcaniana en que la presión de los gases en la cámara de magma es muy fuerte y produce explosiones muy violentas. Es distintivo de ellas el que las lavas no sean usualmente basálticas, sino riolíticas, y que exista una gran emisión depumitas, gases tóxicos y aerosoles. Forma nubes ardientes en forma de pino u hongo, que, al enfriarse, producen precipitaciones de cenizas, que pueden llegar a sepultar ciudades, como le ocurrió a Pompeya y Estabia en el año 79 d. C.
[editar]Peleano
De los volcanes de las Antillas es célebre el de Monte Pelée, en Martinica por su erupción de 1902, que destruyó su capital, San Pedro. La lava es extremadamente viscosa y se consolida con gran rapidez, llegando a tapar por completo el cráter; la enorme presión de los gases, sin salida, levanta este tapón que se eleva formando una gran aguja rocosa. Así ocurrió el 8 de mayo de 1902, cuando las paredes del volcán cedieron a tan enorme empuje, abriéndose un conducto lateral por el que salieron con extraordinaria fuerza los gases acumulados a elevada temperatura y que, mezclados con cenizas, formaron la nube ardiente que alcanzó 28.000 víctimas, a una velocidad cercana a los 500 km/h. Como resultado de esta erupción volcánico quedó la formación de un pitón volcánico.
[editar]Krakatoano
Una explosión volcánica muy terrible, fue la del volcán Krakatoa. Originó una tremenda explosión y enormes maremotos. Este tipo de erupciones se deben a que la lava ascendente es muy viscosa, con una temperatura bastante fría, con lo que va cerrando al enfriarse la abertura del cráter lo cual va acumulando gases que al final ocasionan una gran explosión con la voladura de parte del cráter y, muchas veces, con la formación de un pitón volcánico, es decir, un monte o roque de forma cilíndrica formado por la extrusión de una lava muy viscosa, es decir, poco líquida, que se solidifica muy rápidamente.
[editar]Erupciones submarinas
Las erupciones submarinas son más frecuentes que las de los volcanes que emiten en las tierras emergentes. Sin embargo, suelen pasar inadvertidas porque la presión elevada del agua en las zonas abisales provoca la disolución de los gases y detiene las proyecciones; así es como ningún signo de la erupción puede verse en la superficie del mar. Caso contrario es el de las erupciones en el fondo de los lagos, que es observable en la superficie.
[editar]Efectos en la salud
La bibliografía internacional indica que la ceniza volcánica ataca principalmente a: el aparato respiratorio; la piel y los ojos, causando conjuntivitis y/o alguna otra enfermedad relacionada. A nivel de aparato respiratorio superior, produce irritación determinando rinitis, faringitis, amigdalitis, laringitis y empeoramiento de la sinusitis. Los efectos directos sobre las áreas inferiores estarían determinados especialmente por el tamaño de las partículas respirables, partículas suspendidas en el aire de un diámetro menor de 10 micronesimos (PM 10) y otras menores. Como la ceniza volcánica esta constituida especialmente deSiO2, esta sustancia puede producir irritación local y desarrollar silicosis. Los pacientes con silicosis tienen altas tasas de tuberculosis. El Ecuador tiene una prevalencia muy alta de tuberculosis pulmonar según las estadísticas del Ministerio de Salud,2 especialmente en poblaciones indígenas, de las cuales viven algunas alrededor del volcán. Las provincias de Chimborazo y Tungurahua han presentado, en la segunda mitad de los años 1990, prevalencias altas de tuberculosis. Existe por tanto la posibilidad de que personas infectadas, que no presentan la enfermedad, pudieran desarrollarla, activando focos latentes por vía irritativa silicótica por el SiO2. Los pacientes que sufren hiperactividad bronquial, los bronquíticos crónicos, los pacientes asmáticos, y las enfermedades pulmonares obstructivas crónicas pueden complicarse.
Podría existir una relación entre la presencia elevada de aluminio en el agua para beber y la enfermedad de Alzheimer. Compuestos de titanio disueltos en líquidos pueden producir conjuntivitis, opacidad corneal, congestión de la mucosa del aparato respiratorio superior seguida por cicatrización y estenosis laríngea.
La ceniza actúa a nivel de la conjuntiva de los ojos como cuerpo extraño; son los cristales de SiO2 que afectan directamente a la conjuntiva y a la córnea, produciendo abrasiones, además del efecto irritante. El efecto de la ceniza a nivel de la piel es principalmente por su acción irritante dérmica.
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