Saludos de nuevo mis queridos amigos como siempre esperando que se encuentren todos muy bien, hasta ahora hemos analizados diversos ejemplos utilizando al fenómeno del sonido, y sobre todo, aquellos fenómenos intrínsecos que se producen u originan durante su propagación, como es el efecto Doppler, y luego pasamos a la reflexión del sonido, la cual de igual manera forma parte de nuestras vidas, ya que la reflexión del sonido es implementado en la tecnología y es de gran utilidad en importantes campos como el de la medicina, industria, navegación, entre tantas otras áreas.

Hemos podido notar que el sonido se encuentra en varios rango espectrales sonoros, donde, se encuentra aquel que puede ser percibidos por nuestro sistema auditivo natural (oídos), el sonido puede reflejarse en todas sus presentaciones en relación al aspecto sonoro basado en su frecuencia, en la pasada presentación pudimos notar como la voz de una persona se pudo reflejar en una enorme roca, de esta manera las ondas sonoras pertenecientes a otras frecuencias como infra y ultrasonidos pueden hacer lo mismo.

En esta oportunidad nos relacionaremos con el ultrasonido utilizado en la tecnología naviera como lo representa el SONAR, resaltando que el fenómeno de la reflexión del ultrasonido ocurre cuando estas ondas ultrasónicas pretenden pasar de un medio material a otro, y dichos medios poseen características distintas de impedancia acuática, por lo tanto, al haber una pronunciada diferencia de impedancia acústica entre estos medios, las ondas sonoras ultrasónicas se van a reflejar casi en su totalidad, y esta característica les permite ser de gran ayuda a distintas aplicaciones tecnológicas como la antes señalada en la navegación.

Por lo tanto, con el propósito de continuar profundizando sobre el intrínseco fenómeno de la reflexión del sonido, analizaremos otro ejemplo, mediante un ejercicio como el que pueden observar a continuación.

Ejercicio

Un barco de uso militar se encuentra probando el alcance acústico de su SONAR, este tipo de tecnología naviera, emite ondas ultrasónicas dentro del agua, es decir, pulsos de sonidos con la finalidad de verificar profundidades y localizar objetos en determinadas áreas marinas, de acuerdo a esta característica, el transductor de dicho SONAR emite ondas ultrasónicas a una frecuencia de 25.100 Hz y cuya longitud de onda es de 0,06 m, con la emisión de estas ondas y su reflexión, en la pantalla del SONAR se visualiza una gran objeto, es un submarino, la recepción de la reflexión del impulso acústico dura 2,2 segundos en llegar, en relación a lo antes expresado, responder a las siguientes interrogantes:

a.-¿Cuál es la velocidad de propagación de la señal acústica?

b.-¿A qué profundidad se encuentra el submarino con respecto a la posición del barco de uso militar que emite dichos pulsos acústicos?

Solución

Datos:

ʎ = 0,06 m (Longitud de onda).
fo = 25.100 Hz (Frecuencia del sonido del foco emisor).
dt = ? (Distancia total de la reflexión del sonido).
do = ? (Distancia del submarino en relación al barco).
Vm = ? (Velocidad del medio de propagación del sonido emitido).
t = 2,2 s (Tiempo total de la reflexión del sonido).

a.- En esta interrogante analizamos dos importantes datos con los cuales contamos, es decir, longitud de onda (ʎ) y frecuencia del foco emisor (fo), ambos datos son variables de características acústicas, por lo tanto, implementaremos la siguiente fórmula.

Esta es la velocidad con la cual dicha señal acústica se propaga en el agua, donde, el barco de uso militar se encuentra realizando las pruebas de su SONAR, con esta variable podemos pasar a responder la segunda interrogante.

b.- Para pasar a resolver esta incógnita utilizamos las variables que tenemos, es decir, velocidad de la señal acústica en el medio de propagación (Vm) y el tiempo (t) que tarda dicha señal en llegar al barco, para ello, implementaremos la siguiente fórmula.

De la formulación 2, despejamos la variable distancia (d), en este caso será la distancia total recorrida por la señal acústica emitida por el transductor del SONAR del barco de uso militar, quedando de la siguiente manera.

Esta representa la distancia total que recorre la señal acústica al golpear el barco rebotar y llegar de nuevo al SONAR, con dicha distancia podremos conocer la distancia que tiene el submarino con respecto al barco en superficie del agua, realizando el siguiente procedimiento.

Esta es la distancia (1.656,6 m) a la que se encuentra el submarino del barco que emite la señal acústica, esta característica la hemos aprendido del comportamiento natural de algunas especies vivientes que conviven a nuestro alrededor, sobre todo en el área marina, tal como lo pudimos realizar con los delfines en una anterior entrega.

Análisis de los resultados

El sonido, es sin duda un maravilloso fenómeno de origen natural del cual hemos aprendido mucho, y, además de gran utilidad en nuestras actividades y cuidado de nuestra salud, la reflexión del sonido es un conocimiento otorgado por la ciencia Física a la tecnología, y esta a su vez, a importantes áreas como el de la medicina, y navegación, como pudieron observar en esta oportunidad, con el uso del SONAR.

En cada uno de los detalles se encuentra el éxito de nuestra evolución, y el hombre ha logrado captar muchos de estos esenciales detalles del natural comportamiento de las distintas especies vivientes de esta hermoso planeta, siendo lo más relevantes, que además de ayudar a resolver muchas de nuestras actividades, nos ha permitido conocer aún más sobre nuestro planeta Tierra, es decir, conocimientos con un gran potencial por poseer un enorme valor agregado, para seguir profundizando en nuestra sana y necesaria convivencia.

Muchas son las aplicaciones del sonido y de cada uno de esos intrínsecos fenómenos que tienen ocurrencia al momento de su propagación de un espacio-tiempo a otro, esperemos que más adelante podamos seguir conociendo de otras aplicaciones las cuales implementan el uso de la reflexión del sonido, y que, además, logremos resolver mediante aplicaciones de formulaciones matemáticas.

Hasta otra oportunidad mis queridos amigos.

Nota: Las imágenes fueron realizadas por el autor utilizando Power Point y Paint, el gif animado fue realizado implementando PhotoScape.

Referencias Bibliográficas recomendadas

[1] MOVIMIENTO ONDULATORIO. Link.

[2] Reflection of underwater sound from surface waves. Link.

[3] REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DEL SONIDO. Link.

[4] SPEED OF SOUND. Link.

[5] Echo-based measurement of the speed of sound. Link.

[6] Propiedades de las ondas sonoras . Link.