EL SONIDO

El Sonido► El sonido, en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas

elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que este generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

→ El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras consistentes en oscilaciones de la presión del aire, que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión. En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio. La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia sólida, líquida o gaseosa.

Representación esquemática del oído. (Azul: ondas sonoras. Rojo: tímpano. Amarillo: Cóclea. Verde: células de receptores auditivos. Púrpura: espectro de frecuencia de respuesta del oído. Naranja: impulso del nervio.

El Sonido

• El sonido, desde el punto de vista físico, es una onda longitudinal que se propaga en un medio elástico (aire, agua o sólidos).

• Es producido por las fluctuaciones de la presión del aire, debidas a la oscilación de un objeto a determinada frecuencia.

• La frecuencia a la que la vibración se hace audible es a los 200 Hz. Deja de percibirse cuando la frecuencia es superior a 200 000 Hz.

• Antes es infrasonido. Después, ultrasonido.

Tipos de ondas mecánicas→ Una onda mecánica es una perturbación que viaja por el material o sustancia que es el

medio. Al desplazarse la perturbación, las moléculas del medio se desplazan de varias formas alrededor de su posición de equilibrio.

• Cuando las partículas se desplazan perpendicularmente a la dirección de propagación de la perturbación, se dice que la onda es transversal. Ejemplo, la onda en la cuerda.

• Cuando las partículas se desplazan en la misma dirección que la de la propagación de la perturbación, se dice que la onda es longitudinal. Ejemplo, las ondas producidas en fluidos.

Ondas periódicas

→ Las magnitudes características del movimiento ondulatorio son:

• Periodo (T)

• Amplitud (A)

• Frecuencia (1/T)

• Longitud de onda (λ)

Longitud de onda

Propagación del Sonido

El sonido se transmite a través de medios materiales sólidos, líquidos o gaseosos, pero nunca a través del vacío.

El sonido no se puede propagar en los medios no elásticos.

Ej: plastilina, corcho...

Fenómenos físicos que afectan la propagación del sonido

• Absorción: la capacidad de absorción del sonido de un material es la relación entre la energía absorbida del liquido por el material y la energía reflejada por el mismo.

• Reflexión: una propiedad característica del sonido, que algunas veces llamamos eco. El eco se produce cuando un sonido se refleja en un medio más denso y llega al oído de una persona con una diferencia de tiempo igual o superior a 0,1 segundos, respecto del sonido que recibe directamente de la fuente sonora.

• Transmisión: la velocidad con que se transmite el sonido depende, principalmente, de la elasticidad del medio, es decir, de su capacidad para recuperar su forma inicial. Otros factores que influyen son la temperatura y la densidad.

• Refracción: cuando un sonido pasa de un medio a otro, se produce refracción. La desviación de la onda se relaciona con la rapidez de propagación en el medio. El sonido se propaga más rápidamente en el aire caliente que en el aire frio. Es la desviación que sufren las ondas en la dirección de su propagación, cuando el sonido pasa de un medio a otro diferente. La refracción se debe a que al cambiar de medio, cambia la velocidad de propagación del sonido.

• Difracción o dispersión: si el sonido encuentra un obstáculo en su dirección de propagación, es capaz de rodearlo y seguir propagándose.

Fenómenos físicos que afectan la propagación del sonido

• Difusión: si la superficie donde se produce la reflexión presenta alguna rugosidad, la onda reflejada no solo sigue una dirección sino que se descompone en múltiples ondas.

• Inercia: se le llama inercia a la tendencia de un objeto en reposo a permanecer en este estado, y de un objeto en movimiento continuarlo sin cambiar su velocidad.

• Efectos de Interferencia: dos ondas de la misma frecuencia y amplitud pueden dar origen a efectos de interferencia fácilmente observables en un punto por el cual pasan ambas. Si la cresta de una onda coincide con la cresta de la otra, se dice que las ondas están en fase. En este caso, se refuerzan entre sí y ocasionan una intensidad más alta en ese punto. Por otra parte, si la cresta de una onda coincide con el valle de la otra, las dos ondas se cancelarán entre sí. No se escuchará sonido alguno en ese punto. Se dice que las ondas están fuera de fase.

• Efecto Doppler: si tanto el observador como la fuente se alejan el uno del otro o se acercan entre sí, la percepción de ondas por segundo.

• Impedancia: es la resistencia que opone un medio a las ondas que se propagan sobre este.

Cualidades del Sonido

► La intensidad es la magnitud física que mide la cantidad de energía que llega a nuestro oído por unidad de tiempo, por lo que permite distinguir entre sonidos fuertes y sonidos débiles. En nivel de intensidad se mide en decibelios (dB).

► El tono permite distinguir los sonidos agudos y graves. El tono de un sonido depende de su frecuencia, que se mide en hercios (Hz). Los sonidos graves tienen frecuencias pequeñas y los sonidos agudos tienen frecuencias elevadas.

► El timbre es la cualidad del sonido que permite diferenciar dos sonidos de la misma intensidad y frecuencia, que provienen de emisores distintos.

► La duración física de un sonido y la percibida están muy relacionadas aunque no son exactamente lo mismo. La duración percibida es aquel intervalo temporal en el que el sonido persiste sin discontinuidad.

Nivel sonoroTabla de niveles de intensidad y nivel

sonoro● Decibelio es la unidad relativa empleada en acústica y telecomunicaciones para expresar la relación entre dos magnitudes, acústicas o eléctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.

● El decibelio, cuyo símbolo es dB, es una unidad logarítmica. Es un submúltiplo del belio, de símbolo B, que es el logaritmo de la relación entre la magnitud de interés y la de referencia, pero no se utiliza por ser demasiado grande en la práctica, y por eso se utiliza el decibelio, la décima parte de un belio. El belio recibió este nombre en honor de Alexander Graham Bell.

● Un belio equivale a 10 decibelios y representa un aumento de potencia de 10 veces sobre la magnitud de referencia. Cero belios es el valor de la magnitud de referencia. Así, dos belios representan un aumento de cien veces en la potencia, 3 belios equivalen a un aumento de mil veces y así sucesivamente.

Algunos generadores de sonido

Cuerdas vocalesParlantes

Instrumentos musicales