Física (plan 2002) 2024-2

Optativas, Acústica en Fluidos

ACÚSTICA EN FLUIDOS
Semestre 2024-2

Profesor (teoría): Pablo Luis Rendón (pablo.rendon@icat.unam.mx )
Profesor (laboratorio): Federico Hernández ( federico.hernandez@icat.unam.mx )

Grupo de Acústica Física y Dinámica de Fluidos
Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología, UNAM

Ayudante: José Samuel Rodríguez Olguín


PROGRAMA

1. Fundamentos de la Mecánica de Fluidos
1.1 Ecuaciones de estado
1.2 Ecuaciones de conservación
1.3 Teorema de transporte de Reynolds

2. Ecuaciones de la Acústica Lineal
2.1 Ecuación de onda lineal
2.2 Solución de D’Alembert
2.3 Modos de vibración

3. Propagación de Ondas Acústicas
3.1 Ondas viajeras planas
3.2 Ondas estacionarias
3.3 Fuente puntual
3.4 Intensidad y potencia acústicas

4. Resonadores, cavidades y guías de onda
4.1 Impedancia acústica
4.2 Ondas en cavidades abiertas y cerradas
4.3 Ondas en ductos
4.4 Guías de ondas acústicas
4.5 Resonador de Helmholtz

5. Absorción y Atenuación
5.1 Pérdidas térmicas y viscosas
5.2 Atenuación en ductos

6. Radiación
6.1 Monopolos, dipolos y cuadrupolos
6.2 Radiación a partir de un tubo abierto
6.3 Radiación a partir de un pistón: la integral de Rayleigh

Laboratorio

Experimentos propuestos:

1. Medición de la velocidad del sonido en un ducto abierto y cerrado en cámara anecoica.
2. Cálculo de espectros de Fourier de vocales.
3. Formación de ondas estacionarias en la cámara reverberante.
4. Cálculo de parámetros de la vibración libre de un resonador armónico amortiguado
5. Expulsión de gotas debido a la ruptura de ondas de Faraday en un cuenco tibetano: introducción a velocimetría por rastreo de partículas

Es posible proponer otras prácticas de ser de interés de los alumnos.

Evaluación

50% Prácticas (laboratorio)
50% Tareas (teoría)

Requisitos: Mecánica Vectorial, Fenómenos Colectivos, Cálculo III, Ecuaciones Diferenciales Ordinarias.

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

Acheson, D.J. Elementary Fluid Dynamics. Clarendon Press, 1990.
Blackstock, D. Fundamentals of Acoustics. John Wiley and Sons, 2000.
Billingham, J., King, A.C. Wave Motion. Cambridge University Press, 2000.
Bruneau, M., Fundamentals of Acoustics. Wiley-ISTE, 2006.
Crighton, D.G., Dowling, A.P., Ffowcs-Williams, J.E., Heckl, M., Leppington, F.G. Modern Methods in Analytical Acoustics. Springer, 1992.
Dowling, A.P., Ffowcs-Williams, J.E. Sound and Sources of Sound. Ellis Horwood, 1983.
Fleisch, D., Kinnaman, L. A Student’s Guide to Waves. Cambridge University Press, 2015.
Howe, M. S. Hydrodynamics and Sound. Cambridge University Press, 2012.
Kinsler, L.E., Frey, A.R., Coppens, A.B., Sanders, J.V. Fundamentals of Acoustics. John Wiley and Sons, 1982.
Morse, P.M., Ingard, K.U. Theoretical Acoustics. Princeton University Press, 1987.
Pierce, A. Acoustics. Acoustical Society of America, 1991.
Rayleigh, J.W.S. Theory of Sound. Volumes I and II. Dover Publications, 1976.
Rossing, T.D., Fletcher, N.H. Principles of Vibration and Sound. Springer Verlag, 1999.
White, F.M. Viscous Fluid Flow. McGraw Hill, 1991.