EL SONIDO

1.- 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.

2.- Fuente de Producción del sonido

El sonido puede ser producido por diferentes fuentes, desde una persona hablando hasta un altavoz vibrando y puede viajar a través de distintos medios de propagación.

3.-Transmisión del Sonido

Transmisión del sonido en un fluido. Se produce una onda de presión por compresión, que hace que el resto de las partículas se compriman entre ellas.

4.- Velocidad del sonido

• El sonido tiene una velocidad de 331,5 m/s cuando: la temperatura es de 0 °C, la presión atmosférica es de 1 atm (nivel del mar) y se presenta una humedad relativa del aire de 0 % (aire seco). Aunque depende muy poco de la presión del aire.

• La velocidad del sonido depende del tipo de material. Cuando el sonido se desplaza en los sólidos tiene mayor velocidad que en los líquidos, y en los líquidos es más veloz que en los gases. Esto se debe a que las partículas en los sólidos están más cercanas.

5.-Velocidad de propagación en gases

Como el proceso de propagación de una condensación, en un gas, es muy rápido, la compresión y el enrarecimiento de éste pueden considerarse adiabáticos, es decir, que se producen sin intercambio de calor. Todo proceso adiabático está caracterizado por un número denominado coeficiente adiabático g, que para el caso de gases monoatómicos es g = 1,67 y para el caso de gases diatómicos es g =1,40.

6.- Velocidad de propagación en líquidos

La velocidad de propagación de una deformación elástica depende de las propiedades mecánicas del cuerpo. La velocidad de propagación de las ondas longitudinales en un líquido viene dado por la siguiente expresión:

donde D (kg/m3) es la densidad del líquido y X(Pa-1) es su compresibilidad. La compresibilidad X se define como la disminución relativa del volumen al aumentar la presión en una unidad. Matemáticamente:

Así por ejemplo, para el caso del agua (D = 1000 kg/m3), cuando la presión del agua varía en una atmosfera (DP = 105 Pa) este se comprime en un 5.10-5 de su volumen. De esto se deduce que X = 5.10-10 Pa-1 y por tanto la velocidad de propagación de una deformación en el agua es aproximadamente de 1400 m/s.

7.- Recepción del sonido

Cuando un objeto (actuando como emisor de sonido) vibra, hace vibrar también al aire que se encuentra alrededor de él. Esa vibración se transmite a la distancia y hace vibrar (por resonancia) una membrana que hay en el interior del oído: el tímpano.

8.- El ultrasonido

Es una onda acústica o sonora cuya frecuencia está por encima del espectro auditivo del oído humano (aproximadamente 20.000 Hz).

Algunos animales como los delfines y los murciélagos lo utilizan de forma parecida al radar en su orientación. A este fenómeno se lo conoce como ecolocalización. Se trata de que las ondas emitidas por estos animales son tan altas que “rebotan” fácilmente en todos los objetos alrededor de ellos, esto hace que creen una “imagen” y se orienten en donde se encuentran.

9.- Cualidades sonoras

En todos los sonidos que percibimos se pueden distinguir tres cualidades: sonoridad, tono y timbre.

• La sonoridad está relacionada con la intensidad del sonido. La intensidad de un sonido viene determinada por la amplitud del movimiento oscilatorio, subjetivamente, la intensidad de un sonido corresponde a nuestra percepción del mismo como más o menos fuerte. Cuando elevamos el volumen de la cadena de música o del televisor, lo que hacemos es aumentar la intensidad del sonido.

• El tono está relacionado con la frecuencia. El tono de un sonido depende únicamente de su frecuencia, es decir, del número de oscilaciones por segundo. La altura de un sonido corresponde a nuestra percepción del mismo como más grave o más agudo. Cuando mayor sea la frecuencia, más agudo será el sonido. Esto puede comprobarse, por ejemplo, comparando el sonido obtenido al acercar un trozo de cartulina a una sierra de disco: cuando mayor sea la velocidad de rotación del disco más alto será el sonido producido.

• El timbre está relacionado con la forma o la gráfica de la onda. El timbre es la cualidad del sonido que nos permite distinguir entre dos sonidos de la misma intensidad y altura. Podemos así distinguir si una nota ha sido tocada por una trompeta o un violín. Esto se debe a que todo sonido musical es un sonido complejo que puede ser considerado como una superposición de sonidos simples.

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