Descripción del sonido

Descripción del sonido:

Definición

Desde un punto de vista físico el sonido es una vibración que se propaga en un medio elástico. Para que se produzca sonido se requiere la existencia de un cuerpo vibrante, denominado foco (cuerda tensa, varilla, una lengüeta) y de un medio elástico que transmita esas vibraciones, que se propagan por él constituyendo lo que se denomina onda sonora.

El término sonido se usa de dos formas distintas. Los fisiólogos definen el sonido en término de las sensaciones auditivas producidas por perturbaciones longitudinales en el aire. Para ellos, el sonido no existe en un planeta distante. En física, por otra parte, nos referimos a las perturbaciones por sí mismas y no a las sensaciones que producen.

Rama de la Física que se encarga del estudio del sonido.

La acústica es una rama de la física interdisciplinaria que estudia el sonido, infrasonido y ultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a través de la materia (tanto sólida como líquida o gaseosa) (no pueden propagarse en el vacío) por medio de modelos físicos y matemáticos. A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o reproducción del sonido. La ingeniería acústica es la rama de la ingeniería que trata de las aplicaciones tecnológicas de la acústica.

La acústica considera el sonido como una vibración que se propaga generalmente en el aire a una velocidad de 343 m/s (aproximadamente 1 km cada 3 segundos), ó 1235 km/h en condiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 20 °C).

Elementos que se requieren para que haya sonido.

Deben existir dos factores para que exista el sonido. Es necesaria una fuente de vibración mecánica y también un medio elástico a través del cual se propague la perturbación. La fuente puede ser un diapasón, una cuerda que vibre o una columna de aire vibrando en un tubo de órgano. Los sonidos se producen por una materia que vibra. La necesidad de la existencia de un medio elástico se puede demostrar colocando un timbre eléctrico dentro de un frasco conectado a una bomba de vacío. Cuando el timbre se conecta a una batería para que suene continuamente, se extrae aire del frasco lentamente. A medida que va saliendo el aire del frasco, el sonido del timbre se vuelve cada vez más débil hasta que finalmente ya no se escucha. Cuando se permite que el aire penetre de nuevo al frasco, el timbre vuelve a sonar. Por lo tanto, el aire es necesario para transmitir el sonido.

Influencia de la temperatura en la velocidad del sonido.

La velocidad del sonido varía también ante los cambios de temperatura del medio. Esto se debe a que un aumento de la temperatura se traduce en un aumento de la frecuencia con que se producen las interacciones entre las partículas que transportan la vibración, y este aumento de actividad hace aumentar la velocidad.

Por ejemplo, sobre una superficie nevada el sonido es capaz de desplazarse atravesando grandes distancias. Esto es posible gracias a las refracciones producidas bajo la nieve, que no es un medio uniforme. Cada capa de nieve tiene una temperatura diferente. Las más profundas, donde no llega el sol, están más frías que las superficiales. En estas capas más frías próximas al suelo, el sonido se propaga con menor velocidad.

Velocidad del sonido en sólidos, líquidos y gases.

En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los líquidos es mayor que en los gases. Esto se debe al mayor grado de cohesión que tienen los enlaces atómicos o moleculares conforme más sólida es la materia.

Velocidad del sonido en los gases

En los gases la ecuación de la velocidad del sonido es la siguiente:

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.

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.

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).

Características del sonido: intensidad, tono y timbre.

Las magnitudes que caracterizan la percepción y permiten distinguir entre los diferentes sonidos son las llamadas cualidades del sonido. Estas cualidades son tres:

La intensidad, el tono y el timbre.

· Intensidad: Es una sensación asociada a la percepción del sonido por los humanos. La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad, pero se suelen clasificar en sonidos de intensidades fuertes, de elevada intensidad o débiles, de intensidad baja. La diferencia de un sonido fuerte a uno débil es si se escucha o no. Contra más fuerte sea (o cuanto más cerca esté), mejor se escuchará. Un sonido muy fuerte, produce dolor en los oídos pero sigue siendo audible.

· Tono: También llamado altura, indica si un sonido es alto (violín) o bajo (tambor). El tono está unido a la frecuencia, ya que cuanto menor sea la frecuencia, más bajo es el tono y viceversa. Por esto, se hace una clasificación de las frecuencias: Un sonido es grave si la frecuencia es baja, y es agudo si la frecuencia es elevada.

· Timbre: Si estas escuchando a la vez dos instrumentos que producen un sonido de igual intensidad y de igual tono, sabes diferenciarlos por el timbre. Cuando los instrumentos reproducen una nota, a esta le acompañan sus armónicos, que son múltiplos de la frecuencia representada. Gracias a estos armónicos, es posible diferenciar los distintos instrumentos ya que cada uno tiene sus propios armónicos.

Intensidad y niveles de intensidad.

El oído humano puede acomodarse a un intervalo de intensidades sonoras bastante grande, desde 10-12 w/m2 aproximadamente (que normalmente se toma como umbral de audición), hasta 1 w/m2 aproximadamente que produce sensación dolorosa en la mayoría de las personas. Debido a este gran intervalo y a que la sensación fisiológica de fuerza sonora no varía directamente con la intensidad, se utiliza una escala logarítmica para describir el nivel de intensidad de una onda sonora.

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