1ACACSTICSTICAAMM RINARINA* * OndasOndas* * PropagaciPropagacinn en el maren el mar
( ( conceptosconceptos ))
Ral Palacios P.Octubre, 2004
ACACSTICSTICAAMM RINARINA* * OndasOndas
Ral Palacios P.Octubre, 2004
Definicin Clasificacin Anatoma Interferencias Patrones de Irradiacin
2OndasOndasPerturbacin en funcin del tiempo o del espacio (o ambos),
que se propaga a travs de un medio o en el vaco
Acstica Marina (3/55)
OndasOndasperturbaciperturbacinn queque se se propagapropaga
Acstica Marina (4/55)
transportantransportan energenergaa de un de un lugarlugar a a otrootro
3OndasOndasperturbaciperturbacinn queque se se propagapropaga
formandoformando frentesfrentes de de ondaonda
Acstica Marina (5/55)
ClasificaciClasificacinn de la de la ondasondas
Acstica Marina (6/55)
II.II.-- PorPor la la direccidireccinn del del movimientomovimiento de de laslaspartpartculasculas individualesindividuales: :
I.I.-- PorPor la la necesidadnecesidad o no de o no de requerirrequerir dedeun un mediomedio parapara propagarsepropagarse: :
* Longitudinales* Transversales* Superficiales
* Mecnicas* Electromagnticas
4se propagan a travs de un medio.
Acstica Marina (7/55)
OndasOndas MecMecnicasnicas::
se propagan a travs del vaco.
Acstica Marina (8/55)
OndasOndas ElectromagnElectromagnticasticas::
5OndasOndas LongitudinalesLongitudinales (1/3):(1/3):Las partculas se mueven en la misma direccin en que se propaga la onda
Acstica Marina (9/55)
OndasOndas LongitudinalesLongitudinales (2/3):(2/3):Las partculas se mueven en la misma direccin en que se propaga la onda
Acstica Marina (10/55)
6OndasOndas LongitudinalesLongitudinales (3/3):(3/3):Las partculas se mueven en la misma direccin en que se propaga la onda
Acstica Marina (11/55)
El sonido es una El sonido es una onda longitudinalonda longitudinal
Movimiento horizontal Movimiento horizontal de las espiras en un de las espiras en un
resorte estiradoresorte estirado
OndasOndas TransversalesTransversales (1/2):(1/2):Las partculas se mueven perpendicularmente
a la direccin en que se propaga la onda
Acstica Marina (12/55)
7OndasOndas TransversalesTransversales (2/2):(2/2):Las partculas se mueven perpendicularmente
a la direccin en que se propaga la onda
Acstica Marina (13/55)
Movimiento vertical de Movimiento vertical de las espiras en un las espiras en un resorte estiradoresorte estirado
OndasOndas SuperficialesSuperficiales::Las partculas se mueven circularmente
mientras se propaga la onda
Acstica Marina (14/55)
8AnatomAnatomaa de de unauna ondaonda (1/2)(1/2)::
Resorte en movimiento
Movimiento pendular
Acstica Marina (15/55)
Partculas de aire en un ducto
Cclo
Mximo desplazamiento de las partculas
(Puntos de mxima presin)
Mnimo desplazamiento de las partculas
(Puntos de mnima presin)
AMPLITUD (A)(desplazamiento
reposo-crestade una partcula)
LONGITUD DE ONDA ()(Longitud de un ciclocompleto: m, cm, etc)
FRECUENCIA (f) = aciclossegundoPERIODO (T)(Tiempo para que una partculacomplete un ciclo= Segundos)
Acstica Marina (16/55)
AnatomAnatomaa de de unauna ondaonda (2/2)(2/2)::
f = 1T
VELOCIDAD (v) = . fDepende de las propiedades
elsticas (compresibilidad) e inerciales (densidad) del medio y
no de los parmetros de la onda
- Resorte -
ciclo
9Acstica Marina (17/55)
Las Las formasformas de de ondaonda son son diversasdiversas(no son (no son sslolo sinusoidalessinusoidales))
InterferenciaInterferencia entreentre ondasondas (1/4)(1/4)((constructivaconstructiva y y destructivadestructiva))
Acstica Marina (18/55)
Dos ondas viajandoen sentido opuesto
Principio de SuperposiciPrincipio de Superposicinn
10
InterferenciaInterferencia entreentre ondasondas (2/4)(2/4)((constructivaconstructiva y y destructivadestructiva))
Acstica Marina (19/55)
Dos ondassinusoidales (iguales)
viajando en igual direccin
InterferenciaInterferencia entreentre ondasondas (3/4)(3/4)((constructivaconstructiva y y destructivadestructiva))
Acstica Marina (20/55)
Dos ondas sinusoidales (conigual amplitud y frecuencias
cercanas) viajando con la misma velocidad
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InterferenciaInterferencia entreentre ondasondas (4/4)(4/4)((constructivaconstructiva y y destructivadestructiva))
Acstica Marina (21/55)
Dos ondas sinusoidales(iguales) viajando en
sentido puesto:
ONDA ESTACIONARIA
PatronesPatrones de de irradiaciirradiacinn ((monopolomonopolo))
Acstica Marina (22/55)
PatrPatrnn omnidirectivoomnidirectivo o o isotrisotrpicopico
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PatronesPatrones de de irradiaciirradiacinn ((dipolodipolo))
Acstica Marina (23/55)
PatrPatrnn directivodirectivo
PatronesPatrones de de irradiaciirradiacinn ((cuadripolocuadripolo))
Acstica Marina (24/55)
PatrPatrnn directivodirectivo con con cuatrocuatro llbulosbulos principalesprincipales
13
PatronesPatrones de de irradiaciirradiacinn ((cuadripolocuadripolo))
Campolejano
Campocercano
Acstica Marina (25/55)
PatrPatrnn directivodirectivo con con llbulosbulos principalesprincipales y y secundariossecundarios
PatronesPatrones de de irradiaciirradiacinn ((espacialesespaciales))
Acstica Marina (26/55)
14
PatronesPatrones de de irradiaciirradiacinn ((espacialesespaciales))
Acstica Marina (27/55)
Acstica Marina (28/55)
PatronesPatrones de de irradiaciirradiacinn ((ejemplosejemplos))
15
Acstica Marina (29/55)
PatronesPatrones de de irradiaciirradiacinn ((ejemplosejemplos))
Furuno FSV-24( 600 elementos )
HF
Otros( 256 elementos )
Hc
HF > Hc
PatronesPatrones de de irradiaciirradiacinn ((sonaressonares))
Acstica Marina (30/55)
16
Acstica Marina (31/55)
IntermedioIntermedio
15 15 minutosminutos
ACACSTICSTICAAMM RINARINA* * PropagaciPropagacinn en el maren el mar
Ral Palacios P.Octubre, 2004
Propiedades de las ondas Perfiles de temperatura, presin y salinidad Perfil de la velocidad del sonido en el mar Propagacin, canales snicos y zonas ciegas Factores en la deteccin de ecos por los sonares
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PropiedadesPropiedades de de laslas ondasondas
ReflexiReflexinn (1/3)(1/3)::Se produce cuando la onda Se produce cuando la onda encuentra un obstencuentra un obstculo o un culo o un medio de caractermedio de caractersticas sticas diferentesdiferentes
Acstica Marina (33/55)
CoeficienteCoeficiente de de ReflexiReflexinn (R):(R):
R = ArAiEs una funcin de las velocidades de propagacin y las densidades de mbosmedios.
PropiedadesPropiedades de de laslas ondasondasReflexiReflexinn (2/3)(2/3)::Se produce cuando la onda encuentra un obstSe produce cuando la onda encuentra un obstculo culo o un medio de caractero un medio de caractersticas diferentessticas diferentes
Acstica Marina (34/55)
Qu pasa con , f, v y A del pulso incidente y reflejado?
Cuerda con extremo libre Cuerda con extremo fijo
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Acstica Marina (35/55)
PropiedadesPropiedades de de laslas ondasondasFenFenmenosmenos asociadosasociados a a la la ReflexiReflexinn (3/3)(3/3)::
EcoEco
ReverberaciReverberacinn
PropiedadesPropiedades de de laslas ondasondasRefracciRefraccinn (1/2)(1/2)::La onda cambia de direcciLa onda cambia de direccin al penetrar en otro medio n al penetrar en otro medio donde la velocidad de propagacidonde la velocidad de propagacin es diferente. n es diferente.
Acstica Marina (36/55)
La onda cambia de velocidad y de longitud de ondaLa onda cambia de velocidad y de longitud de onda
El ngulo de Refraccin (2)depende del ngulo de incidencia 1 y de las velocidades de propagacin en los dos medios
El ngulo Crtico (1 crtico )depende slo de las velocidades de propagacin en los dos medios
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PropiedadesPropiedades de de laslas ondasondasRefracciRefraccinn (2/2)(2/2)::La onda cambia de direcciLa onda cambia de direccin al penetrar en otro medio n al penetrar en otro medio donde la velocidad de propagacidonde la velocidad de propagacin es diferente. n es diferente.
Acstica Marina (37/55)
Qu pasa con , f, v y A de los pulsos incidente, transmitido y reflejado?
Cuerda delgada Cuerda gruesa Cuerda gruesa Cuerda delgada
PropiedadesPropiedades de de laslas ondasondas
DifracciDifraccinn::Se produce cuando la onda Se produce cuando la onda cambia de direccicambia de direccin al pasar a n al pasar a travtravs de una abertura o al s de una abertura o al bordear una barrera.bordear una barrera.
ISLA
Acstica Marina (38/55)
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La La velocidadvelocidad del del sonidosonido en el maren el mar
FactoresFactores queque la la afectanafectan::
TEMPERATURATEMPERATURA
Acstica Marina (39/55)
PRESIPRESINN SALINIDADSALINIDAD
Prof
undi
dad
Temperatura
La velocidad del sonido enel mar aumenta en 3 m/spor cada grado de aumentoen la temperatura del agua
VelocidadVelocidad del del sonidosonido en el maren el mar((PerfPerfll de la de la temperaturatemperatura del del aguaagua))
Acstica Marina (40/55)
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Prof
undi
dad
Presin
La velocidad del sonido enel mar aumenta en 1.7 m/spor cada 100 m de aumentoen la profundidad del agua
VelocidadVelocidad del del sonidosonido en el maren el mar((PerfPerfll de la de la presipresinn del del aguaagua))
Acstica Marina (41/55)
Prof
undi
dad
Salinidad
La velocidad del sonido enel mar aumenta en 1.3 m/spor cada 1ppm de aumentoen la salinidad del agua
VelocidadVelocidad del del sonidosonido en el maren el mar((PerfPerfll de la de la salinidadsalinidad del del aguaagua))
Acstica Marina (42/55)
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PerfPerfll ttpicopico de la de la velocidadvelocidad del del sonidosonido en el maren el mar
Prof
undi
dad
del a
gua
(m)
Velocidad del Sonido (m/s)1500 15201480
1000
2000
3000
Capa Superficial
Termoclina Estacional
Termoclina Permanente
Capa Isoterma Profunda
Acstica Marina (43/55)
Aguas fras
Aguas clidas
TeorTeoraa de la de la propagacipropagacinn del del hazhazssniconico en el maren el mar
PostuladosPostulados::
El haz sEl haz snico, en un medio uniforme, nico, en un medio uniforme, se propaga en lse propaga en lnea recta, como un rayo.nea recta, como un rayo.
El haz sEl haz snico cambiarnico cambiar de de direccidireccin cuando pase por n cuando pase por dos medios diferentes dos medios diferentes (Refracci(Refraccin).n).
El haz sEl haz snico se dirigirnico se dirigirhacia la regihacia la regin en la que su n en la que su velocidad sea menor.velocidad sea menor.
Acstica Marina (44/55)
23
Velocidad del Sonido
Prof
undi
dad
ISOVELOCIDAD
Velocidad del Sonido
Prof
undi
dad
GRADIENTENEGATIVA
Velocidad del Sonido
Prof
undi
dad
GRADIENTEPOSITIVA
CaracterCaractersticassticas del del mediomedio de de propagacipropagacinn del del sonidosonido respectorespecto a la a la
velocidadvelocidad
Acstica Marina (45/55)
Velocidad del Sonido
Prof
undi
dad
ISOVELOCIDAD
Transductor
DETECCIN DE ECOS A RANGOS MXIMOS
PropagaciPropagacinn del del sonidosonido en en aguasaguas con con isovelocidadisovelocidad
Acstica Marina (46/55)
24
Velocidad del Sonido
Tem
pera
tura
/ Pr
ofun
dida
d
ISOTERMO
Transductor
PropagaciPropagacinn del del sonidosonido en en aguasaguasisotermasisotermas
DETECCIN DE ECOS A RANGOS MXIMOS
Acstica Marina (47/55)
MEDIO CONGRADIENTE TRMICO
NEGATIVO
PropagaciPropagacinn del del sonidosonido en en aguasaguas con con gradientegradiente negativanegativa de de temperaturatemperatura
EL HAZ SNICO SE DOBLA HACIA ABAJO, HACIA REGIONES DONDE LA TEMPERATURA
ES MENOR Y LA VELOCIDAD DEL SONIDO, TAMBIN
Prof
undi
dad
T V
Transductor
AGUAS CLIDAS
AGUAS FRIAS
ZONACIEGA
Acstica Marina (48/55)
25
PropagaciPropagacinn del del sonidosonido en en aguasaguas con con gradientegradiente positivapositiva de de temperaturatemperatura
EL HAZ SNICO SE DOBLA HACIA ARRIBA, HACIA REGIONES DONDE LA TEMPERATURA
ES MENOR Y LA VELOCIDAD DEL SONIDO, TAMBIN
MEDIO CONGRADIENTE TRMICO
POSITIVO
Prof
undi
dad
T VTransductor
AGUAS FRIAS
AGUAS CLIDAS
ZONACIEGA
Acstica Marina (49/55)
PropagaciPropagacinn en en aguasaguas con dos con dos gradientesgradientes de de temperaturatemperatura (1)(1)
EL HAZ SNICO SE BIFURCA CUANO LA TEMPERATURA ES UNIFORME EN LA
SUPERFICIE Y FRA EN EL FONDO
Transductor
AGUAS ISOTERMAS
AGUAS FRAS
Prof
undi
dad
MEDIO ISOTRMICOSORE GRADIENTE
TRMICO NEGATIVO
T VZONACIEGA
Acstica Marina (50/55)
26
PropagaciPropagacinn en en aguasaguas con dos con dos gradientesgradientes de de temperaturatemperatura (2)(2)
EL HAZ SNICO SE BIFURCA A LA PROFUNDIDAD DE LA CAPA SNICA
Transductor
AGUAS FRAS
MEDIO CON GRADIENTE TRMICAPOSITIVA SORE GRADIENTE
TRMICA NEGATIVA
Prof
undi
dad
T V
CAPA SNICA
ZONACIEGA
Acstica Marina (51/55)
PropagaciPropagacinn porpor canal canal ssniconicosuperficialsuperficial
EL HAZ SNICO SE PROPAGAPOR UN CANAL SNICO SUPERFICIAL
Transductor
AGUASFRAS
ZONACIEGA
MEDIO CON GRADIENTE TRMICAPOSITIVA SORE GRADIENTE
TRMICA NEGATIVA
Prof
undi
dad
T V
Acstica Marina (52/55)
27
PropagaciPropagacinn porpor canal canal ssniconicoprofundoprofundo
Transductor
MEDIO CON GRADIENTE TRMICANEGATIVA SORE GRADIENTE
TRMICA POSITIVA
Prof
undi
dad
T V
EL HAZ SNICO SE PROPAGAPOR UN CANAL SNICO PROFUNDO
ZONA CIEGA
ZONA CIEGA
Acstica Marina (53/55)
FactoresFactores queque afectanafectan la la deteccideteccinn de de ecosecos en el sonaren el sonar
EQUIPOEQUIPO PotenciaPotencia acacsticastica
BLANCOBLANCOMEDIOMEDIO
DirectividadDirectividad del del hazhazde de transmisitransmisinn
UmbralUmbral de de deteccideteccinn
CaracterCaractersticassticas queque ofreceofreceparapara la la reflexireflexinn acacsticastica
PPrdidasrdidas porpor transmisitransmisinn
RuidoRuido acacsticostico
RuidoRuido de de mmquinasquinas RuidoRuido porpor flujoflujo laminarlaminar
CavitaciCavitacinn PropioPropio
RuidoRuido hidrodinhidrodinmicomico RuidoRuido biolbiolgicogico TrTrficofico oceoceniconico
RuidoRuido sssmicosmico
AmbientalAmbiental
PropagaciPropagacinn
AtenuaciAtenuacinn AbsorbciAbsorbcinn DispersiDispersinn((reverberacireverberacinn
volumvolumtricatrica, , superficial y de superficial y de
fondofondo))
Acstica Marina (54/55)
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ACACSTICSTICAAMM RINARINA
Ral Palacios P.Octubre, 2004