proceso por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de la trayectoria de propagación se produce un desplazamiento periódico, u oscilación, alrededor de una posición de equilibrio. Puede ser una oscilación de moléculas de aire, como en el caso del sonido que viaja por la atmósfera, de moléculas de agua (como en las olas que se forman en la superficie del mar) o de porciones de una cuerda o un resorte. En todos estos casos, las partículas oscilan en torno a su posición de equilibrio y sólo la energía avanza de forma continua. Estas ondas se denominan mecánicas porque la energía se transmite a través de un medio material, sin ningún movimiento global del propio medio. Las únicas ondas que no requieren un medio material para su propagación son las ondas electromagnéticas; en ese caso las oscilaciones corresponden a variaciones en la intensidad de campos magnéticos y eléctricos.
Las ondas son una perturbación periódica del medio en que se mueven. En las ondas longitudinales, el medio se desplaza en la dirección de propagación. Por ejemplo, el aire se comprime y expande (figura 1) en la misma dirección en que avanza el sonido. En las ondas transversales, el medio se desplaza en ángulo recto a la dirección de propagación. Por ejemplo, las ondas en un estanque (figura 2) avanzan horizontalmente, pero el agua se desplaza verticalmente. Los terremotos generan ondas de los dos tipos, que avanzan a distintas velocidades y con distintas trayectorias. Estas diferencias permiten determinar el epicentro del sismo. Las partículas atómicas y la luz pueden describirse mediante ondas de probabilidad, que en ciertos aspectos se comportan como las ondas de un estanque.
Polarización:
La polarización electromagnética es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, como la luz, por el cual el campo eléctrico oscila sólo en un plano determinado, denominado plano de polarización. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esa misma dirección el cual indica la dirección del campo eléctrico.
En una onda electromagnética NO polarizada, al igual que en cualquier otro tipo de onda transversal sin polarizar, el campo eléctrico oscila en todas las direcciones normales a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales, como las ondas sonoras, no pueden ser polarizadas porque su oscilación se produce en la misma dirección que su propagación.
Frecuencia y Longitud de Onda
La frecuencia (f) de una onda es el número de oscilaciones por segundo. La longitud de onda (l) es la distancia entre dos puntos de la onda en un mismo estado de oscilación.
La frecuencia se mide en hercios (Hz). Son multiplos del Hz, el kilohercio (Khz), el megahercio (Mhz) y el gigahercio (Ghz). Ejemplo: 27 mhz es igual a 27,000 khz y esto es igual a 27 millones de hz.
La longitud de onda (l) y la frecuencia (f) están relacionadas mediante la fórmula:
C= l * f donde "C" es la velocidad de la luz. Al despejar la longitud de la onda nos queda:
l= C
f
Por medio de esta formula podemos establecer el ancho de banda para fabricar una antena.
Los equipos de radiocomunicación en la banda CB (banda ciudadana) emiten una frecuencia de aproximadamente 27 MHZ. Por consiguiente, la longitud de onda de las ondas emitidas es de aproximadamente:
l= C = 300 000 000 @ 11 mts.
f 27 000 000
Espectro Electromagnético
El Espectro Electromagnético es un conjunto de ondas que van desde las ondas con mayor longitud como las ondas de radio, hasta los que tienen menor longitud como los rayos Gamma, pasando por las ondas de radio, las microondas, los infrarrojos, la luz visible, la luz ultravioleta y los rayos X
Es importante anotar que las ondas con mayor longitud de onda tienen menor frecuencia y viceversa.
Las características propias de cada tipo de onda no solo es su longitud de onda, sino también su frecuencia y energía.
Ondas de Radio
Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética . Una onda de radio tiene una longitud de onda mayor que la luz visible . Las ondas de radio se usan extensamente en las comunicaciones.
Las ondas de radio tienen longitudes que van de tan sólo unos cuantos milímetros (décimas de pulgadas), y pueden llegar a ser tan extensas que alcanzan cientos de kilómetros (cientos de millas). En comparación, la luz visible tiene longitudes de onda en el rango de 400 a 700 nanómetros, aproximadamente 5 000 menos que la longitud de onda de las ondas de radio. Las ondas de radio oscilan en frecuencias entre unos cuantos kilohertz (kHz o miles de hertz) y unos cuantos terahertz (THz or 1012 hertz). La radiación "infrarroja lejana" , sigue las ondas de radio en el espectro electromagnético, los IR lejanos tienen un poco más de energía y menor longitud de onda que las de radio.
Las microondas, que usamos para cocinar y en las comunicaciones, son longitudes de onda de radio cortas, desde unos cuantos milímetros a cientos de milímetros (décimas a decenas de pulgadas).
Varias frecuencias de ondas de radio se usan para la televisión y emisiones de radio FM y AM, comunicaciones militares, teléfonos celulares, radioaficionados, redes inalámbricas de computadoras, y otras numerosas aplicaciones de comunicaciones.
La mayoría de las ondas de radio pasan libremente a través de la atmósfera de la Tierra. Sin embargo, algunas frecuencias pueden ser reflejadas o absorbidas por las partículas cargadas de la ionosfera.
Amplificador de Audio
un amplificador es todo dispositivo que, mediante la utilización de energía, magnifica la amplitud de un fenómeno. Aunque el término se aplica principalmente al ámbito de los amplificadores electrónicos, también existen otros tipos de amplificadores, como los mecánicos, neumáticos, e hidráulicos, como los gatos mecánicos y los boosters usados en los frenos de potencia de los automóviles. Amplificar es agrandar la intensidad de algo, por lo general sonido. También podría ser luz o magnetismo, etc. En términos generales, "amplificador", es un aparato al que se le conecta un dispositivo de sonido y aumenta la magnitud del volumen. Se usan de manera obligada en las guitarras eléctricas, pues esas no tienen caja de resonancia, la señal se obtiene porque las cuerdas, siempre metálicas y ferrosas, vibran sobre una cápsula electromagnética, y esa señal no es audible, pero amplificada por un amplificador suena con el sonido característico de las guitarras eléctricas. En una interfaz se le puede agregar distintos efectos, como tremolo, distorsiones o reverb entre otros. Las radios y los televisores tienen un amplificador incorporado, que se maneja con la perilla o telecomando del volumen y permite que varie la intensidad sonora.
Recta Estática de Carga
En la figura 1.8.b se muestra la representación gráfica del punto de trabajo Q del transistor, especificado a través de tres parámetros: ICQ, IBQ y la VCEQ.
Este punto se encuentra localizado dentro de una recta denominada recta de carga estática: si Q se encuentra en el límite superior de la recta el transistor estará saturado, en el límite inferior en corte y en los puntos intermedios en la región lineal.
Esta recta se obtiene a través de la ecuación del circuito que relaciona la IC con la VCE que, representada en las curvas características del transistor de la figura 1.8.b, corresponde a una recta.
La tercera ecuación de (1.17) define la recta de carga obtenida al aplicar KVL al circuito de polarización, de forma que
Para dibujar esta recta de una manera sencilla en el plano (VCE, IC) del transistor se selecciona dos puntos: a) VCE=0, entonces IC=VCC/RC; b) IC=0, entonces VCE=VCC. Estos puntos se pueden identificar en la figura1.8.b y representan los cortes de la recta de carga estática con los ejes de coordenadas.
Una de las primeras decisiones relacionadas con la polarización de un transistor es seleccionar la situación del punto Q. La selección más práctica es situarle en la mitad de la recta de carga estática para que la corriente de colector sea la mitad de su valor máximo, condición conocida como excursión máxima simétrica.
Evidentemente esta es una condición de diseño que asegurará el máximo margen del punto Q a incrementos de cualquier signo de la intensidad de colector. Sin embargo, hay muchas otras condiciones de operación del transistor que exige un desplazamiento de Q en uno u otro sentido. En estos casos la situación del punto Q estará definida por las diferentes restricciones.
Recta Dinámica de Carga
Para trazar la Recta Dinámica de Carga se tiene en cuenta el punto de reposo del transistor ya que sin señal se ubicará sobre dicho punto. La técnica consiste en trazar una recta que pase por el punto Q con pendiente 1/Rd, siendo Rd el paralelo entre Rc y
Rc . RL
Rd = ————Rc + RL
Acoplamientos Interetapas
Para conectar el transductor de entrada al amplificador, o la carga uotra etapa es necesario un mediode acoplamiento que permita adaptar impedancias para que exista máxima transferencia de energía. Los acoplamientos interetapas más utilizados son:
a) Acoplamiento RC
b) Acoplamiento a transformador
c) Acoplamiento directo
Propagacion, de Ondas Vibraciones
En general, las vibraciones u ondas del sonido se propagan de forma transversal o longitudinal. En
ambos casos, la energía y el ritmo del movimiento ondulatorio sólo se propagan a través del medio en cuestión; es decir, ninguna parte de éste se desplaza físicamente en la
dirección de propagación para permitir el viaje de la onda. Por ejemplo, si atamos una cuerda a un punto fijo (un poste), la estiramos sin aplicar demasiada fuerza y la sacudimos, una onda se desplazará del extremo que estamos sujetando hasta su otro extremo; al llegar al punto fijo, la onda se reflejará y viajará de regreso hasta nuestra mano. Este tipo de movimiento ondulatorio se denomina “onda transversal”. Del mismo modo, si tiramos una piedra a un estanque, una serie de ondas transversales se propagará desde el punto de impacto. Entonces, cualquier objeto que flote cerca de este punto se moverá hacia arriba y hacia abajo, de acuerdo con la dirección y fuerza del movimiento ondulatorio; pero apenas mostrará movimiento longitudinal, o sea un desplazamiento
La Onda de Sonido
Una onda de sonido es una onda longitudinal. A medida que la energía del movimiento ondulatorio se propaga alejándose del centro de la perturbación, las moléculas de
aire individuales que transportan al sonido se mueven hacia delante y hacia atrás, de forma paralela a la dirección de dicho movimiento.
Si un cuerpo se desplaza ligeramente hacia adelante, momentáneamente
el aire frente a él se comprime, pero de forma instantánea trata de recuperar su densidad normal; por lo que la compresión comienza a viajar en la misma dirección del movimiento inicial, pero con la distancia se va diluyendo poco a poco. Exactamente esto sucede
cuando el mismo cuerpo retrocede a su sitio original, pero ahora generando una pequeña porción de baja densidad, que viaja con las mismas características de la anterior.
Combinando ambos efectos, cuando un objeto está vibrando rápidamente,
frente a él se genera una serie de zonas donde la densidad del aire varía dependiendo del
grado de desplazamiento original del cuerpo, formando una serie de ondas que se van alejando del punto de origen. Estas sucesivas zonas de aire comprimido y enrarecido
son captadas por el tímpano, el cual reproduce en escala pequeña los desplazamientos originales del cuerpo vibrante, y transmite al oído interno
esta información, donde el cerebro lo interpreta como sonido. Quiere decir que una onda de sonido es una serie de compresiones y rarefacciones sucesivas del aire. Cada molécula transmite la energía a la molécula que le sigue; una vez que
la onda de sonido termina de pasar, las moléculas permanecen más o menos en la misma posición.
Tono
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...) 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.
Amplitud
En física la amplitud de un movimiento oscilatorio, ondulatorio o señal electromagnética es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o cuasiperiódicamente en el tiempo. Es la distancia máxima entre el punto mas alejado de una onda y el punto de equilibrio o medio.
Intensidad
Es la mayor o menor amplitud de una vibración. Corresponde con el volumen y es un aumento o disminución de la fuerza realizable con un timbre vocal o instumental.
Timbre
El timbre es una de las cuatro cualidades esenciales del sonido articulado, junto con el tono, la duración y la intensidad. Se trata del matiz característico de un sonido, que puede ser agudo o grave según la altura de la nota que corresponde a su resonador predominante
Velocidad del Sonido
La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas sonoras. En la atmósfera terrestre es de 343 m/s (a 20 °C de temperatura). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite.
La velocidad de propagación de la onda sonora depende de las características del medio en el que se realiza dicha propagación y no de las características de la onda o de la fuerza que la genera. Su propagación en un medio puede servir para estudiar algunas propiedades de dicho medio de transmisión.
Reproduccion del Sonido
La reproducción y grabación de sonido es la inscripción eléctrica o mecánica y la recreación de las ondas de sonido, como la voz, el canto, la música instrumental, o efectos sonoros. Las dos clases principales de tecnologías de grabación de sonido son la grabación analógica y la grabación digital. La grabación analógica acústica se logra con un pequeño micrófono de diafragma que puede detectar cambios en la presión atmosférica (ondas de sonido acústicas) y grabarlas como ondas de sónido gráficas en un medio como un fonógrafo (en el que un estilete hace surcos helicoidales sobre un cilindro de fonógrafo) o una cinta magnética (en la que la corriente eléctrica del micrófono es convertidas a fluctuaciones electromagnéticas que modulan una señal eléctrica). La reproducción de sonido analógico es el proceso inverso, en el que un altavoz de diafragma de mayor tamaño causa cambios en la presión atmosférica para formar ondas de sonido acústicas. Las ondas de sonido generadas por electricidad también pueden ser grabadas directamente mediante dispositivos como los micrófonos de una guitarra eléctrica o un sintetizador, sin el uso de acústica en el proceso de grabación, más que la necesidad de los músicos de escuchar que tan bien están tocando durante las sesiones de grabación.
La reproducción y grabación digital usa las mismas tecnologías analógicas, con el añadido de la digitalización de los datos y señales sonográficas, permitiendo que éstos sean almacenados y transmitidos en una mayor variedad de medios. Los datos numéricos binarios digitales son una representación de los puntos de vector periódicos en los datos analógicos a una frecuencia de muestreo la mayoría de las veces demasiado frecuente para que el oído humano distinga diferencias en la calidad. Las grabaciones digitales no tienen que estar necesariamente a una frecuencia de muestreo mayor, pero en general se las considera de mayor calidad por su menor interferencia por polvo o interferencia electromagnética en la reproducción y un menor deterioro mecánico por corrosión o mal manejo del medio de almacenamiento.
Tipos de Parlante
Para aumentar la potencia y la calidad del sonido, pueden utilizarse conjuntos especiales de parlantes de diferente tamaño: los pequeños son para notas agudas y los grandes
para notas graves. La forma o diseño de los parlantes, es también factor que incide en
la calidad del sonido que se reproduce. Existen básicamente tres tipos: circulares, cuadrados y elípticos (figura 4). Los primeras ofrecen una muy buena reproducción de sonido; los cuadrados, sólo una regular o buena reproducción; los elípticos
son las mejores, pues permiten una excelente reproducción. La razón, es que el uso de los parlantes elípticos equivale a tener un parlante circular pequeño para tonos medios y otro circular grande para tonos bajos.
En todo sistema reproductor de audio, siempre será necesario instalardos o más tipos de altavoces. La fidelidad del sonido mejora cuando para cada frecuencia y amplitud de
la señal de audio se usa un tipo diferente de parlante; es decir, para tener un buen sistema de sonido se requieren reproductores de agudos (llamados tweeters), parlantes que reproduzcan los medios (midrange) y los graves (conocidos como woofers).
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