Sonidos simples y sonidos complejos

El sonido

Es un fenómeno físico que puede describirse como una onda mecánica que se propaga en un medio elástico, generalmente el aire. Esto lo podemos percibir a través del aparato auditivo.

Esta vibración produce un movimiento en las partículas existentes en el medio, originando fuerzas de compresión y descompresión que se alejan de la fuente de manera semejante a lo que puede observarse al dejar caer una piedra sobre un estanque. El tipo de ondas que se producen se conocen como ondas longitudinales, esto es debido a que las partículas en el aire se mueven en la misma dirección en la que viaja la onda.

Otra característica de las ondas es la frecuencia, que es una medida de la velocidad con la que ocurre la oscilación, es decir, es la medida de la cantidad de oscilaciones que ocurren por unidad de tiempo, la unidad de medida es el Hertz, representado por una letra [H].

El sonido también puede caracterizarse por la amplitud de la onda, este parámetro describe el grado de compresión y descompresión del aire. Así, la distancia entre dos picos adyacentes de compresión o descompresión, conforme la onda se desplaza en el aire, se conoce como longitud de onda.

Figura__ Forma de onda descrita por una onda senoidal. Al inverso de la frecuencia se le denomina periodo y está representado por una letra t.

Sonidos simples y sonidos complejos

Un sistema vibratorio sencillo puede representarse como una forma de onda senoidal. Las senoides describen sonidos puros, ya que tienen energía para una única frecuencia, a este tipo de sonidos se les conoce con el nombre de Tonos Puros.

Figura __ Las formas de onda simple a) Senoidal, con una única componente a la frecuencia fundamental. b) Diente de sierra, con una componente fundamental y múltiplos enteros de esta que decrecen paulatinamente. c) Onda cuadrada que está formada por componentes a múltiplos impares de la frecuencia fundamental.

Ahora bien, la mayoría de los sonidos reales se conforman de combinaciones entre diferentes modelos vibratorios, resultando en una forma de mayor complejidad. Cuanto más compleja es la forma de onda, tiende a parecerse más al ruido, y cuando presenta un modelo aleatorio se dice que es ruido.

Una particularidad importante de los sonidos que tienen un tono definido es que son repetitivos, la forma de onda, sin importar su complejidad, repite su patrón a intervalos regulares y siempre de la misma manera. Todas estas ondas pueden descomponerse en series de componentes conocidos como armónicos, mediante el uso del análisis de Fourier. A través de este análisis pueden representarse las componentes armónicas en el dominio de la frecuencia.

Espectro de frecuencias de los sonidos periódicos

Ejemplificando a través de una senoide puede verse que la representación espectral de un sonido de esta naturaleza consiste de un único componente a la frecuencia de la onda. Esto se conoce como la frecuencia fundamental de oscilación. Una forma de onda distinta tendrá una frecuencia fundamental y además una serie de componentes que serán múltiplos de esta, a esta serie de armónicos se les denomina sobretonos.

Así un sonido cuya frecuencia fundamental es de 100 Hz podrá tener armónicos a 200 Hz, 400 Hz y 600 Hz.

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