MATERIALES MAGNETICOS

MATERIALES MAGNÉTICOS

Existen unos cuantos materiales que son magnéticos de forma natural, o que tienen el potencial de convertirse en imanes. Algunos de estos materiales son:

• hierro
• hematita
• magnetita
• gases ionizados, (como el material del que están hechas las estrellas )

Se puede hacer un imán para atraer objetos que contengan material magnético, como el hierro, aunque este no esté magnetizado. Pero no se puede hacer un imán para atraer materiales plásticos, de algodón o de cualquier otro material, como roca de silicato, pues estos no son materiales magnéticos.

El que un material contenga hierro, o cualquier otro material magnético, no significa que sea un imán. Para que un material magnético se pueda convertir en un imán ha de tener condiciones especiales . Esto se debe a que un imán es un objeto de donde emana la fuerza del magnetismo .

INTENSIDAD DE FLUJO MAGNETICO

La inducción magnética o densidad de flujo magnético, cuyo símbolo es B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y en algunos textos modernos recibe el nombre de intensidad de campo magnético, ya que es el campo real.

La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el tesla.

Está dado por:

donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y u_r es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r).

o bien:

Donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.

La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo la equivalente a la Ley de Coulomb de la electrostática, pues sirve para calcular las fuerzas que actúan en cargas en movimiento.

El campo inducción, B, o densidad de flujo magnético (los tres nombres son equivalentes) es más fundamental en electromagnetismo que el campo H, ya que es el responsable de las fuerzas en las cargas en movimiento y es, por tanto, el equivalente físico a E.

La densidad de flujo magnético en una región de un campo magnético es el número de líneas de flujo que pasan a través de una unidad de area perpendicular, en esa región.

B = F (flujo) / A 1 (área) (2)

La unidad del flujo magnético en el SI es el weber (Wb). La unidad de densidad de flujo debe ser entonces webers por metro cuadrado, que se re define como tesla (T). Una antigua unidad que todavía se usa hoy es el gauss (G).

TEORIAS DEL MAGNETISMO

El magnetismo es un fenómeno físico que despierta mucha admiración y curiosidad, quizás por el hecho que es una fuerza invisible a nuestros ojos. Existen muchas teorías del magnetismo que explican con exactitud cómo actúa esta fuerza de atracción o repulsión entre los materiales.

Mediante la observación y el estudio de las ondas sísmicas, se dedujo que la Tierra tiene un núcleo líquido de alta densidad, y dentro de este núcleo líquido hay un núcleo sólido.

La teoría del magnetismo de la tierra dice que este núcleo actúa como un gigantesco imán, gracias al cual pueden funcionar las brújulas por ejemplo. Esta es una de las primeras teorías del magnetismo descubiertas, fue formulada en el año 1600 y desde entonces es aceptada como un hecho comprobado infinidad de veces.

Hasta el siglo XIII el magnetismo no fue demasiado tenido en cuenta por la ciencia. Recién entonces los científicos comenzaron a preguntarse cómo funcionaba el fenómeno del magnetismo, hasta que recién en el siglo XIX se comenzó a estudiar el magnetismo. Fue James C. Maxwell quien completó el estudio del magnetismo y formuló las leyes que rigen este fenómeno.

Hoy en día es imposible estudiar el magnetismo y la electricidad de manera separada. El magnetismo es generado por el movimiento de cargas eléctricas, y la teoría de Maxwell logra unificar todas las teorías tanto de electricidad como de magnetismo que existían en ese momento.

Dentro de las ecuaciones de Maxwell está la Ley de Gauss, que fue propuesta originalmente por Carl Gauss. Esta teoría relaciona los campos magnéticos, sus fuentes y las cargas eléctricas. Puede ser aplicada sobre campos eléctricos o magnéticos estáticos o variables, y pone en evidencia la inexistencia de un polo magnético único e independiente. De acuerdo con esta teoría, no existe un polo positivo o negativo aislado.

Hace mas de dos mil años en la ciudad de Magnesia en Turquía se descubrió una roca negra la cuál atraía al hierro, al cuál lo nombraron magnetita o piedra imán .Y a la fuerza de atracción se le conoce como magnetismo, y al objeto que ejerce una fuerza magnética se le llama imán.

A las regiones donde se concentra la fuerza del imán se llaman polos magnéticos.

Más adelante se descubrió la brújula al colgar en un troza de hilo y delgado de la roca negra de magnesia siempre daba vueltas y se desvía apuntando al polo norte un extremo y el otro al polo sur.

William Gilbert (1540-1603) estableció la ley de la fuerza magnética que dice “polos magnéticos iguales se repelen y polos magnéticos se atraen”

No existen polos aislados, no importa cuantas veces se rompa un imán por la mitad, cada pieza resultante será un imán con un

Electrón

Teoría moderna del magnetismo;

El magnetismo es el resultado del movimiento de los electrones en los átomos de las sustancias. Por lo tanto el magnetismo es una propiedad de la carga en movimiento y está estrechamente relacionado con el fenómeno eléctrico. De acuerdo con la teoría clásica, los átomos individuales de una sustancia magnética son, en efecto, diminutos imanes con polos norte y sur. La polaridad magnética de los átomos se basa principalmente en el espín de los electrones y se debe sólo en parte a sus movimientos orbitales alrededor del núcleo.

Además, los campos magnéticos de todas las partículas deben ser causados por cargas en movimiento y tales modelos nos ayudan a describir los fenómenos .Los átomos en un material magnético están agrupados en microscópicas regiones magnéticas a las cuales se aplica la denominación de dominios. Se piensa que todos los átomos dentro de un dominio están polarizados magnéticamente alo largo de un eje cristalino. En un material no magnetizado, estos dominios se orientan en direcciones al azahar Se usa un punto para indicar que una flecha está dirigida hacia afuera del plano, y una cruz indica una dirección hacia adentro del plano. Si un gran número de dominios se orientan en la misma dirección el material mostrará fuertes propiedades magnéticas.

La teoría del magnetismo demuestra que para gran número de los efectos magnéticos observados en la materia. Por ejemplo, una barra de hierro no magnetizada se puede transformar en un imán simplemente sosteniendo otro imán cerca de ella o en contacto con ella. Este proceso, llamado inducción magnética. Las tachuelas se convierten por inducción en imanes, temporalmente. Observe que las tachuelas de la derecha se magnetizaron, a pesar de que en realidad no se han puesto en contacto con el imán. La inducción magnética se explica por medio de la teoría del dominio.

La introducción de un campo magnético provoca la alineación de los dominios, y eso da por resultado la magnetización.

El magnetismo inducido suele ser sólo temporal, y cuando se retira el campo los dominios gradualmente vuelven a estar desorientados. Si los dominios permanecen alineados en cierto grado después de que el campo se ha eliminado, se dice

que el material está permanentemente magnetizado. La capacidad de retener el magnetismo se conoce como retentividad.

MAGNETISMO TERRESTRE Y SUS EFECTOS

Magnetismo terrestre. El fenómeno del magnetismo terrestre se debe a que toda la Tierra se comporta como un gigantesco imán. Aunque no fue hasta 1600 que se señaló esta similitud, los efectos del magnetismo terrestre se habían utilizado mucho antes en las brújulas primitivas. El nombre dado a los polos de un imán (Norte y Sur) se debe a esta similitud. Un hecho a destacar es que los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con los polos geográficos de su eje. Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran ligeros cambios de un año para otro, e incluso existe una pequeñísima variación diurna solo detectable con instrumentos especiales.

Declinación. La diferencia angular entre el Norte magnético y el Norte geográfico, se denomina declinación. La declinación es Este cuando el norte magnético está al este del norte geográfico, y es Oeste cuando el norte magnético está al oeste del norte geográfico. En España la declinación es Oeste. La declinación varía de un lugar a otro. Dado que las variaciones no son muy grandes, se suele asumir una misma declinación para zonas geográficas próximas (p.ejemplo la Península Ibérica, uno o más Estados en EE.UU, etc...).

Inclinación. Dependiendo de la zona magnética del planeta en la que nos encontremos la aguja de nuestra brújula puede llegar a inclinarse sobre una superficie totalmente nivelada, hasta  llegar a tocar el cristal protector y bloquearse. Este efecto es consecuencia directa de la curvatura de la tierra y de encontrarse en latitudes muy cercanas o alejadas del polo magnético. Proposición de Blackett   Es un hecho misterioso que el eje magnético de la Tierra esté cerca de su eje de rotación, que los polos magnéticos, donde la fuerza magnética apunta directamente hacia abajo, están muy cercanos a los geográficos. William Gilbert vio esto como una evidencia de  que la rotación y el magnetismo provenían de la misma causa:   "El movimiento diurno es debido a causas que han de ser indagadas, provenientes del vigor magnétick y de los cuerpos confederados." Gilbert creía que la Tierra giraba debido a que era magnética. P.M. Blackett, que ganó el Premio Nobel en 1948 por su trabajo sobre los rayos cósmicos, consideraba seriamente la posibilidad contraria, que la Tierra era magnética debido a que giraba alrededor de su eje. En un tiempo, Blackett sugirió que quizás existía un nuevo fenómeno universal, que cualquier objeto girando estaba intrínsecamente magnetizado.    Al principio esto no pareció una mala idea. Los electrones y protones, por ejemplo, tienen un "spin" (giro) intrínseco que les proporciona propiedades parecidas a les de un objeto sólido girando, y también tienen una magnetización intrínseca, que los convierte en diminutos imanes, alineados con sus ejes de giro. En los materiales normales, estos imanes atómicos apuntan en todas las direcciones posibles, con lo que sus efectos se contrarrestan.    Pero en lo concerniente a la Tierra, las conjeturas de Blackett estaban equivocadas. Los experimentos con objetos girando, que por esta teoría deberían producir una magnetización medible, mostraron que no la tenían. Posteriores observaciones también mostraron que durante las últimas decenas de millones de años, la polaridad magnética de la Tierra se invirtió varias veces, algo que no permitiría la predicción de Blackett. <><><><><><><><> El Centro de la Tierra   La forma de propagarse las ondas sísmicas nos dicen que la Tierra tiene en el centro un núcleo líquido denso, que ocupa la mitad del radio terrestre, y dentro de este un núcleo interno sólido. Se cree mayoritariamente que su centro está constituido de hierro fundido, posiblemente mezclado con níquel y azufre. La densidad aparenta ser la adecuada, y el hierro, que de entre todos los elementos es el que tiene el núcleo más estable, abunda en el universo. Se concentra en el centro de la Tierra porque es pesado, por la misma razón que cuando se extrae de su mena, se hunde al fondo del horno de tostado.    La Energía es la moneda con la que se pagan la mayoría de los procesos en la naturaleza. El magnetismo terrestre no es una excepción, y su energía parece provenir de los movimientos de flujo en el centro de la Tierra, de movimientos circulatorios que ayudan a liberar el calor producido. De forma similar, nuestro tiempo atmosférico está dirigido por los flujos de aire circulantes que ayudan a mantener fresco el suelo, donde se absorbe mucha de la luz solar.    <><><><><><><><>   Los científicos no están seguros de lo que proporciona el calor en el centro de la Tierra. Quizá provenga de algo del hierro que se solidifica y se une al núcleo central, o quizá esté generado por la radioactividad, como el calor que se genera en la corteza terrestre. Los flujos son muy lentos y la energía implicada es solo una pequeña parte del total de la energía térmica contenida en el centro.    Se cree que el metal fundido esta circulando. Al moverse a través del campo magnético existente, crea un sistema de corrientes eléctricas que se extienden por el centro, de forma parecida a la dinamo de disco de Faraday, que se abordó anteriormente. Las corrientes crean un campo magnético, una distribución de las fuerzas magnéticas, y la esencia del problema de la dinamo autosostenida es encontrar soluciones tales que el campo magnético resultante sea también el campo requerido para generar la primera corriente.    En realidad, ese solo es el menor nivel del problema, en el que se es libre para formular los movimientos. Para resolver el problema completo necesitamos información sobre las fuentes caloríficas, y estas fuentes deben de ser capaces de impulsar los movimientos que también resuelvan el problema de la dinamo.    Tales problemas no son fáciles. Implican matemáticas complejas que todavía no están completamente resueltas.  El Magnetismo Solar   Una limitación, relacionada con el fallo de la teoría de Blackett, es que cualquier circuito girando como un cuerpo sólido no producirá "corrientes de dinamo". Aún en el caso de que parte del circuito siga al eje de rotación, y pueda, por tanto, ser vista como como no giratoria, el giro sólido no creará ninguna corriente. Una característica esencial de la dinamo de disco de Faraday es que la parte de su circuito que está fuera del disco no comparte su giro.    Por consiguiente, la rotación del Sol alrededor de su eje no contribuye, por si misma, a su magnetismo. Lo que es importante en este caso es que el Sol no gira como una esfera sólida. Su ecuador tiene un período de rotación menor que que el las latitudes mayores-- sobre 25 días para el ecuador, 27 días para la latitud de 40 grados (entretanto la Tierra se mueve alguna distancia alrededor del Sol, por lo que desde aquí los períodos aparentan ser de 27 y 29 días). Si la Tierra girase así, Florida (por ejemplo) pronto se desgajaría del resto de los EE. UU. hacia el Océano Atlántico. Ese movimiento asimétrico, que deforma la superficie, puede impulsar una dinamo y en el caso del Sol, se cree que es la origen del magnetismo de las manchas solares.  Teoría de la Dinamo   Antes de que los matemáticos afronten un problema complejo, prueban soluciones simples (un chiste sobre un modelo matemático de producción de leche: Suponiendo una vaca esférica de radio R, llena uniformemente de leche...). No hay esa suerte aquí: pronto, en 1931, Thomas G. Cowling en Inglaterra, probó que ninguna dinamo autosostenida en el centro de la Tierra puede tener un eje de simetría.    Walter Elsasser, de la Universidad de Utah (luego en Johns Hopkins) abordó en los 1940s un ataque frontal sobre el problema tridimensional. No llegó a ninguna parte: las ecuaciones se hicieron más y más intrincadas y se fue a los detalles. Otros tuvieron experiencias similares. Solo en 1964 publicó Stanislaw Braginsky en Rusia las primeras soluciones válidas, asumiendo que el campo tenía en su mayoría una simetría axial y calculando su pequeña desviación de la simetría.      La solución al problema completo, incluyendo el flujo calorífico, es mucho más difícil. No solo no estamos seguros del origen del calor, sino que cualquier movimiento causado por él está muy modificado por el giro de la Tierra. Esta modificación es una característica principal de los movimientos a gran escala en la atmósfera, que origina que los huracanes y tormentas se arremolinen en su forma característica. En 1955, Eugene Parker propuso un mecanismo por el cual tales remolinos, en los flujos ascendentes de la atmósfera solar, podrían crear campos de dinamo.    Vistas desde arriba, la dirección del remolino de las borrascas en la atmósfera siempre es antidextrogiro (contrario a la agujas del reloj) al norte del ecuador y dextrogiro (en sentido de las agujas del reloj) al sur de él. Esta asimetría se prevé también en los flujos ascendentes en el centro de la Tierra, y Steenbeck et al., en Alemania, expuso en 1966 que, gracias a eso, los modelos de convección desordenados pueden producir un "campo de dinamo" medio. Esto se conoce como "efecto alfa", debido a que implica una cantidad matemática designada por la letra griega α (alfa)--pero los detalles son muy complicados para describirlos aquí. Hasta el siglo XVI el hombre no intuyó que la Tierra se comportaba como un gigantesco imán. Desde entonces, diversos científicos se aplicaron al estudio del magnetismo terrestre, contribuyendo de manera fundamental a aumentar el conocimiento y la comprensión de este fenómeno La existencia del campo magnético de la Tierra es conocida desde muy antiguo, por sus aplicaciones a la navegación a través de la brújula. En el año 1600, el físico inglés de la corte de Isabel I, William Gilbert, publicó la obra titulada De magnete, considerada como el primer tratado de magnetismo. Gilbert talló un imán en forma de bola y estudió la distribución del campo magnético en su superficie. Encontró que la inclinación del campo en este imán esférico coincidía con lo que se sabía acerca de la distribución del campo terrestre. De este experimento concluyó que la Tierra era un gigantesco imán esférico. Posteriormente, los estudiosos del geomagnetismo observaron que, tomando en cuenta la declinación, la mejor representación del campo terrestre sería un imán esférico cuyo eje de rotación estuviera desviado unos 110 del eje geográfico de la Tierra.  La Tierra es un imán Un imán suspendido horizontalmente adopta una posición tal que uno de sus extremos apunta aproximadamente hacia el polo norte geográfico. Este extremo se llama polo norte del imán; el opuesto se denomina polo sur. Los polos del mismo nombre de dos imanes se repelen y los de nombre contrario se atraen. El polo norte de la aguja de una brújula apunta al polo norte geográfico, porque la Tierra misma es un imán: el polo sur de este imán está cerca del polo norte geográfico y, como los polos contrarios de dos imanes se atraen mutuamente, resulta que el polo norte de la brújula es atraído por el polo sur del imán terrestre, que está en las proximidades del polo norte geográfico. Sin embargo, la brújula indica cuál es la dirección de la línea geográfica Norte-Sur sólo de un modo aproximado. Los polos norte y sur geográficos son los dos puntos donde el eje de rotación de ¡a Tierra corta a la superficie terrestre. Normalmente, la aguja de la brújula se desvía hacia el Este o hacia el Oeste del norte geográfico. Este ángulo de desviación se denomina declinación. Una aguja magnética suspendida por su centro de gravedad no se mantiene en posición horizontal. el extremo que señala al Norte se inclina hacia el suelo en el hemisferio septentrional, y lo mismo hace el extremo que señala al Sur, en el hemisferio meridional. Este ángulo de desviación de la aguja respecto de la horizontal se llama inclinación magnética. El valor de la inclinación, al igual que el de la declinación, es diferente de un punto a otro de la superficie de la Tierra. El campo magnético terrestre se caracteriza también por su intensidad. La intensidad de un campo magnético se mide en gauss. El campo magnético terrestre es bastante débil, del orden de 0,3 gauss en las proximidades del ecuador y de 0,7 gauss en las regiones polares. El alineamiento en general Norte-Sur de las líneas magnéticas, de acuerdo con el eje de rotación terrestre, sugiere que el campo, en lo fundamental; constituye un dipolo. Resulta inclinado unos 110 respecto al eje de rotación terrestre, y presenta considerables irregularidades (no corresponde al campo de un dipolo perfecto).  Hipótesis del magnetismo terrestre Hay dos modos de producir un campo magnético: bien por medio de un cuerpo imanado, bien a través de una corriente eléctrica. Antiguamente, se creía que el magnetismo terrestre estaba originado por un gigantesco imán situado dentro de la Tierra (hipótesis del imán permanente). Ciertamente, la Tierra contiene yacimientos de minerales de hierro, y se cree que su núcleo está compuesto por hierro y níquel, sustancias altamente magnéticas. Si este núcleo, cuyo radio excede de los 3.400 km, es en efecto un imán permanente, el campo magnético terrestre puede muy bien ser atribuido a él.  Sin embargo, las sustancias ferromagnéticas, como el hierro y el níquel, pierden su magnetismo por encima del denominado punto de Curie, que es de 770 °C para el hierro y de 360 °C para el níquel. Como la temperatura del núcleo es superior a estos valores (es mayor de 2.000 0C), ni el níquel ni el hierro pueden conservar su ferromagnetismo. El núcleo terrestre no puede ser, pues, un imán permanente. Otras teorías, posteriores a la de la imanación permanente, están basadas en la rotación de cargas eléctricas. También se han propuesto diversas hipótesis que se fundamentan en el fenómeno termoeléctrico y el efecto Hall. Sin embargo, todas han sido abandonadas a favor de las que postulan la existencia en el núcleo de la  Tierra de fenómenos semejantes a los de una dinamo autoexcitada. Varios indicios geofísicos sobre la existencia de un núcleo terrestre de naturaleza fluida y alta densidad, compuesto casi en su totalidad de hierro, sirven de base  a las teorías que sitúan el origen del campo magnético en procesos dinámicos que  tienen lugar en su interior. J. Larmor, en 1919, fue el primero en proponer este tipo  de proceso como constitutivo de un efecto de dinamo auto excitada, que originaría el campo magnético terrestre. El fenómeno se basa en que el movimiento de circulación de material conductor en presencia de un campo magnético genera corrientes eléctricas que, a su vez, realimentan el campo inductor. En el caso de la Tierra o este movimiento afecta al material fluido del núcleo. En 1934, Cowling demostró, en oposición a Larmor, que un mecanismo con simetría de revolución no podía servir como explicación de la generación de un campo magnético estable. Desde 1946 se vuelve a dar impulso a las teorías de la dinamo autoinducída, debido a los trabajos pioneros de W. M. Elsasser, E. C. Bullard y H. Gellman; en la actualidad es, prácticamente, la única manera de explicar el origen del campo geomagnético.  Variaciones del campo magnético terrestre Los estudios permanentes que se realizan en cualquier observatorio demuestran que el campo magnético terrestre no es constante, sino que cambia continuamente. Hay una variación pequeña y bastante regular de un día a otro (variación diurna). La variación en la declinación es de algunos minutos de arco, y la variación en la intensidad es del orden de 10-4gauss. Algunos días se producen perturbaciones mucho mayores, que alcanzan hasta varios grados en la declinación y 0,01 gauss en la intensidad. Son las llamadas tormentas magnéticas, generadas por corrientes eléctricas que tienen lugar en las capas superiores de la atmósfera. A unos cuantos centenares de kilómetros por encima de la superficie terrestre existe una zona llamada ionosfera, en la que hay electrones libres arrancados a los átomos de oxígeno y nitrógeno por la radiación solar. Las partículas cargadas positiva y negativamente (iones y electrones) hacen que el aire en la ionosfera sea un conductor eléctrico. Estas corrientes eléctricas de la ionosfera originan campos magnéticos que causan variaciones transitorias del campo magnético terrestre.  Variación secular: el campo geomagnético deriva hacia el Oeste Las variaciones temporales del campo magnético terrestre, de periodo tan largo que sólo se aprecian al comparar valores medios anuales durante varios años, reciben el nombre de variación secular. Un fenómeno de la variación secular hace referencia a que la distribución del campo geomagnético se mueve lentamente hacia el Oeste. El promedio de avance es del orden de 0,18v de longitud por año. A esta velocidad, la distribución del campo daría la vuelta completa a la Tierra en unos 2.000 años. A diferencia de las tempestades magnéticas, que ocurren por causas externas, las anomalías alargo plazo y su marcha hacia el Oeste se deben a causas localizadas en el interior de la Tierra. Los cambios internos tienen lugar de modo muy lento y abarcan hasta millares de millones de años. En comparación, dos mil años es, pues, un tiempo muy corto. Este elemento constituye una de las claves fundamentales en el estudio del magnetismo terrestre.  Paleomagnetismo El paleomagnetismo es la ciencia qué estudia el magnetismo antiguo de la Tierra. El fundamento dé esta disciplina es la propiedad que tienen ciertas rocas en las que existen granos de minerales magnéticos, como la magnetita, de adquirir una imanación inducida por el campo magnético terrestre y en su misma dirección. Cada grano de magnetita se convierte así en un pequeño imán. Una roca que contenga este mineral tendrá una imanación que será la suma de la de todos sus pequeños granos de magnetita. Esta imanación tiene la propiedad de que, aunque cambie después la dirección del campo magnético terrestre, ella permanece inalterada y se conserva constante. El estudio de la imanación de rocas antiguas permite conocer la dirección que tuvo el campo magnético terrestre en otras épocas. CONCLUSION Bueno a la conclusion que llegamos fue que los fenómenos magnéticos fueron estudiados por los antiguos griegos, quienes conocían para ese entonces la atracción que un mineral de hierro, al cual llamaron magnetita o piedra imán, podía ejercer sobre el hierro . Esta magnetita era capaz de atraer trozos de hierro y mantenerlos adheridos a ella contra la fuerza gravitatoria. Este fenómeno es conocido con el nombre de magnetismo y la magnetita como imán natural. El termino magnetismo se usó entonces para designar el conjunto  de propiedades de las cuales estaban dotados estos cuerpos provenientes de la ciudad  en la que fueron descubiertos. EVIDENCIAS: Velocidad del sonido La velocidad del sonido es la dinámica de propagación de las ondas sonoras. En la atmósfera terrestre es de 343.2 m/s (a 20 °C de temperatura). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite.[cita requerida] La velocidad o dinámica 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. Velocidad del sonido en los gases En los gases la ecuación de la velocidad del sonido es la siguiente:[1] Siendo γ el coeficiente de dilatación adiabática, R la constante universal de los gases, T la temperatura en kelvin y M la masa molar del gas. Los valores típicos para la atmósfera estándar a nivel del mar son los siguientes: γ = 1.4 R = 8.314 J/mol·K = 8.314 kg·m2/mol·K·s2 T = 293.15 K (20 °C) M = 0.029 kg/mol para el aire  Velocidad del sonido en los sólidos En sólidos la velocidad del sonido está dada por: donde E es el módulo de Young y ρ es la densidad. De esta manera se puede calcular la velocidad del sonido para el acero, que es aproximadamente de 5,148 m/s.  Velocidad del sonido en los líquidos La velocidad del sonido en el agua es de interés para realizar mapas del fondo del océano. En agua salada, el sonido viaja a aproximadamente 1,500 m/s y en agua dulce a 1,435 m/s. Estas velocidades varían principalmente según la presión, temperatura y salinidad. La velocidad del sonido (v) es igual a la raíz cuadrada del Módulo de compresibilidad (K) entre densidad (ρ).   FENOMENOS ACUSTICOS INTENSIDAD Magnitud física que expresa la mayor o menor amplitud de las ondas sonoras. Su unidad en el Sistema Internacional es el fonio. Magnitud física que expresa el flujo luminoso emitido por una fuente puntual en una dirección determinada por unidad de ángulo sólido. Su unidad en el Sistema Internacional es la candela. SONORIDAD La sonoridad es una medida subjetiva de la intensidad con la que un sonido es percibido por el oído humano. Es decir, la sonoridad es el atributo que nos permite ordenar sonidos en una escala del más fuerte al más débil. La unidad que mide la sonoridad es el decibelio. La sensación sonora de intensidad (sonoridad) se agudiza para sonidos débiles, y disminuye para sonidos fuertes, lo que se debe a que la audición humana no es lineal, sino logarítmica. Llamamos umbral de audición a la intensidad mínima de sonido capaz de impresionar el oído humano. Su valor se sitúa en 0 dB o 20 micropascales. Llamamos umbral de dolor a la potencia o intensidad sonora a partir de la cual el sonido produce en el oído sensación de dolor. Su valor medio se sitúa en torno a los 110-130 dB o 100 pascales. También podríamos utilizar como unidad de medida el microbar que es una mil milésima parte de un bar (magnitud utilizada para medir la presión atmosférica: 1 bar = 1.000 milibares). Sin embargo es poco práctica, dado que el sonido ejerce en el aire una millonésima parte de presión respecto a la presión atmosférica tomada como punto de equilibrio. Normalmente, se utiliza la escala en decibelios porque es más manejable utilizar una escala de 0 a 130 (producto de una relación logarítmica) que una que va de veinte millonésimas de un pascal a los 100 pascales (producto de una relación lineal). La sonoridad depende de la intensidad de un sonido, pero también de su frecuencia, amplitud y otras variables, como pueden ser la sensibilidad del oído de quien escucha y de la duración del sonido. Como la sonoridad no es una magnitud absoluta, lo que se hace es medir el nivel de sonoridad, es decir, determinar cómo es de fuerte un sonido en relación con otro. Para medir el nivel de sonoridad hay dos unidades: el fonio y el sonio. TIMBRE Y TONO El timbre es una característica del sonido que nos permite producir los tonos producidos por instrumentos distintos aunque las ondas sonoras tengan la misma magnitud, amplitud y frecuencia. Los armónicos son componentes adicionales de la onda que vibran con múltiples enteros de la fuente principal y dan lugar a diferencias de timbre. El oído distingue por su timbre la misma nota producida por un diapasón, un violín o un piano. Diapasón, pequeña horquilla de dos puntas utilizada por los músicos para obtener, al golpearla, un sonido o tono fijo con el que se afinan los instrumentos. TONO Esta característica del sonido está determinada por la frecuencia del mismo. Tono, en música, la altura de un sonido, determinado por la rapidez de las vibraciones que lo producen. El valor exacto de los tonos ha variado con el paso de los siglos. EFECTO DOPPLER Efecto Doppler, en física, variación aparente de la frecuencia de cualquier onda emitida, por ejemplo luz o sonido, cuando la fuente de la onda se acerca o se aleja del observador. El efecto toma su nombre del físico austriaco Christian Doppler, que formuló por primera vez este principio físico en 1842. El principio explica por qué, cuando una fuente de sonido de frecuencia constante avanza hacia el observador, el sonido parece más agudo (de mayor frecuencia), mientras que si la fuente se aleja parece más grave. Este cambio en la frecuencia puede ser percibido por un observador que escuche el silbato de un tren rápido desde el andén o desde otro tren. Las líneas del espectro de un cuerpo luminoso como una estrella también se desplazan hacia el rojo si la estrella se aleja del observador. Midiendo este desplazamiento puede calcularse el movimiento relativo de la Tierra y la estrella . Radiación de un pistón Radiación, proceso de transmisión de ondas o partículas a través del espacio o de algún medio; el término también se emplea para las propias ondas o partículas. Las ondas y las partículas tienen muchas características comunes; no obstante, la radiación suele producirse predominantemente en una de las dos formas. La radiación mecánica corresponde a ondas que sólo se transmiten a través de la materia, como las ondas de sonido En general, la radiación producida por la vibración de una superficie extendida, tal como un pistón, diafragma, etc, se puede obtener como la suma de contribuciones que producirían una asociación de fuentes simples de superficie dS. FISICA DEL HABLA Y OIDO MEDIO La voz humana se produce voluntariamente por medio del aparato fonatorio. Éste está formado por los pulmones como fuente de energía en la forma de un flujo de aire, la laringe, que contiene las cuerdas vocales, la faringe, las cavidades oral (o bucal) y nasal y una serie de elementos articulatorios: los labios, los dientes, el alvéolo, el paladar, el velo del paladar y la lengua. Las cuerdas vocales son, en realidad, dos membranas dentro de la laringe orientadas de adelante hacia atrás. Por adelante se unen en el cartílago tiroides. Por detrás, cada una está sujeta a uno de los dos cartílagos aritenoides, los cuales pueden separarse voluntariamente por medio de músculos. La abertura entre ambas cuerdas se denomina glotis. Cuando las cuerdas vocales se encuentran separadas, la glotis adopta una forma triangular. El aire pasa libremente y prácticamente no se produce sonido. Es el caso de la respiración. Cuando la glotis comienza a cerrarse, el aire que la atraviesa proveniente de los pulmones experimenta una turbulencia, emitiéndose un ruido de origen aerodinámico conocido como. Esto sucede en los sonidos denominados “aspirados”. Al cerrarse más, las cuerdas vocales comienzan a vibrar a modo de lengüetas, produciéndose un sonido tonal, es decir periódico. La frecuencia de este sonido depende de varios factores, entre otros del tamaño y la masa de las cuerdas vocales, de la tensión que se les aplique y de la velocidad del flujo del aire proveniente de los pulmones. A mayor tamaño, menor frecuencia de vibración, lo cual explica por qué en los varones, cuya glotis es en promedio mayor que la de las mujeres, la voz es en general más grave. A mayor tensión la frecuencia aumenta, siendo los sonidos más agudos. Así, para lograr emitir sonidos en el registro extremo de la voz es necesario un mayor esfuerzo vocal. También aumenta la frecuencia al crecer la velocidad del flujo de aire, razón por la cual al aumentar la intensidad de emisión se tiende a elevar espontáneamente el tono de voz. FÍSICA DEL OÍDO MEDIO. El tímpano recibe las ondas sonoras del medio exterior, este hace vibrar al martillo, que está conectado con el yunque y el estribo, reciben las vibraciones aumentadas en 5 decibelios, el estribo se inserta en la ventana oval y estimula los líquidos perilaberínticos que son los que se encuentran en el oído interno y son los que estimulan los sensores que comunican al nervio acústico y posteriormente al cerebro. La transmisión de movimientos entre los huesosillos es mediada por un proceso muscular, el cual ajusta los niveles de movimiento entre martillo, yunque y el estribo para que no lastime al oído interno, este proceso tiene un periodo de respuesta pequeño, por eso si alguien te grita en el oído de sorpresa, no tuvo suficiente tiempo para reacomodarse y produce dolor y sordera momentánea APLICACIONES DE LOS FENÓMENOS ACÚSTICOS. Las bocinas o llamadas también bocina al altavoz, bafle, parlante o altoparlante, el cual es un dispositivo utilizado para la reproducción de sonido. Constan de una bobina eléctrica que produce movimiento a un diafragma y a su vez corrientes de aire que son la música o sonidos. El ultrasonido es utilizado en aparatos sofisticados que emplean el principio del radar, es decir, lanzan sonidos a altas frecuencias y mediante sensores, detectan los sonidos que rebotan en ciertos tejidos del cuerpo, proporcionando una imagen de órganos, son muy utilizados para ver los bebes en el vientre, detectar anomalías en distintos órganos, etc. El ultrasonido es usado en la industria para pegar piezas de plástico y para la realización de las mayonesas. VELOCIDAD DEL SONIDO Y FENOMENOS ACUSTICOS CONCLUSION: En conclusión podemos decir que el sonido es la sensación producida en el órgano del oído por el movimiento vibratorio de los cuerpos, transmitida por un medio elástico, como el aire, los elementos necesarios para que el sonido pueda producirse son cualquier cuerpo que vibre a cierta frecuencia audible y un medio elástico que sirva de vehículo para que llegue a nuestros oídos y sea interpretado por nuestro cerebro. La velocidad de propagación del sonido depende del medio en el que este se disperse ya sea el aire, el agua, gases y diferentes metales, en el aire cuando la temperatura sea inferior mayor será la velocidad de propagación.