EL SONIDO
El sonido es un fenómeno
vibratorio transmitido en forma de ondas, para que se genere un sonido es
necesario que vibre alguna fuente; las vibraciones pueden ser transmitidas a
través de diversos medios elásticos, entre los más comunes se encuentran el
aire y el agua.
Intensidad:
Fuerza con la que se propaga y se transmite.
Tono: Depende
de la frecuencia y determina si el sonido es grave o agudo.
Timbre: Depende
de la forma de la onda.
Ondas
de Sonido:
Ondas
de Presión: se forman por la vibración de las moléculas de aire, vibración que va pasando de unas a otras propagándose
hacia fuera, y disminuyendo poco a poco su intensidad; la velocidad de
propagación de estas ondas es la misma que la del sonido, es decir que
depende exclusivamente de la temperatura del aire (atmósfera).
La altura: Indica si el sonido es grave, agudo o medio, y
viene determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras, medida en ciclos
por segundo o hercios (Hz).
- vibración
lenta = baja frecuencia = sonido grave.
- vibración
rápida = alta frecuencia = sonido agudo.
Para que los humanos podamos percibir un
sonido, éste debe estar comprendido entre
el rango de audición de 20 y 20.000 Hz. Por debajo de este rango tenemos los
infrasonidos y por encima los ultrasonidos. A esto se le denomina rango de frecuencia audible. Cuanta más edad
se tiene, este rango va reduciéndose tanto en graves como en agudos.
La intensidad: Es la cantidad de energía
acústica que contiene un sonido, es decir, lo fuerte o suave de un sonido. La
intensidad viene determinada por la potencia, que a su vez está determinada por la
amplitud y nos permite distinguir si el sonido
es fuerte o débil.
Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor
(140 dB). Esta cualidad la medimos con el sonómetro
y los resultados se expresan en decibelios
(dB) en honor al científico e inventor Alexander Graham
Bell.
El timbre: se produce porque dos sonidos con
el mismo tono, la misma intensidad y la misma frecuencia tienen una composición
armónica diferente, es decir, la composición
armónica de un sonido corresponde a la onda resultante de la
superposición de su frecuencia fundamental con la de los armónicos. También influye en la
variación del timbre la calidad del material que se utilice. Así pues, el
sonido será claro, sordo, agradable o molesto.
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.
Comportamiento
de las ondas de sonido a diferentes velocidades
La velocidad
del sonido en el aire se puede calcular en relación a la temperatura de la
siguiente manera:
Vs=v0 + BT
Donde:
Vo=331,3 m/s
B=0,606m/(soC)
T[oC]
es la temperatura en grados Celsius.
Si la temperatura
ambiente es de 15 °C, la velocidad de propagación del sonido es
340 m/s (1224 km/h ). Este
valor corresponde a 1 MACH.
Los sonidos
son percibidos a través del aparato auditivo que recibe las ondas sonoras, que
son convertidas en movimientos de los osteocillos óticos y percibidas en el oído interno que a su vez las transmite mediante el sistema
nervioso al cerebro; esta habilidad se tiene incluso antes de nacer.
La voz humana.
La voz humana se produce por la vibración de las cuerdas vocales, lo cual genera una onda sonora que es combinación
de varias frecuencias y sus correspondientes armónicos. La cavidad buco-nasal sirve para crear ondas cuasiestacionarias por lo que ciertas frecuencias
denominadas formantes. Cada segmento de sonido del
habla viene caracterizado por un cierto espectro de frecuencias o distribución de la energía
sonora en las diferentes frecuencias. El oído humano es capaz de identificar
diferentes formantes de dicho sonido y percibir cada sonido con formantes
diferentes como cualitativamente diferentes, eso es lo que permite por ejemplo
distinguir dos vocales.
La voz
masculina tiene un tono fundamental de entre 100 y 200 Hz, mientras que la voz
femenina es más aguda, típicamente está entre 150 y 300 Hz. Las voces
infantiles son aún más agudas. Sin el filtrado por resonancia que produce la
cavidad buco nasal nuestras emisiones sonoras no tendrían la claridad necesaria
para ser audibles. Ese proceso de filtrado es precisamente lo que permite generar
los diversos formantes de cada unidad segmental del habla.
Perturbaciones:
Reflexión: Cuando una onda sonora se refleja en un plano, parte
de la energía se trasmite al obstáculo y otra parte es reflejada. Una de las
formas de interferencia más usuales entre dos ondas sonoras es la que se
produce entre una onda sonora proveniente de la fuente y una reflexión de la
misma que viaja en la misma dirección.
Dos ondas de igual frecuencia viajando en
sentidos opuestos forman un patrón de onda estacionaria. La onda resultante no
se propaga, sino que oscila presentando puntos de amplitud mínima (nodos) y
puntos de amplitud máxima (antinodos). En una cuerda vibrando puede
distinguirse un patrón de onda estacionaria.
Interferencia:
En física, la interferencia es un fenómeno en el que dos o más
ondas se superponen para formar una onda resultante de
mayor o menor amplitud. El efecto de interferencia puede ser observado en
cualquier tipo de ondas, como luz, radio, sonido, ondas en la superficie del
agua, etc. Puede producir aumento, disminución o neutralización del movimiento aleatorio.
Resonancia: La resonancia es el fenómeno que se produce cuando
los cuerpos vibran con la misma frecuencia, uno de los cuales se puso a vibrar
al recibir las frecuencias del otro. Un ejemplo es el efecto de afinar las
cuerdas de la guitarra, puesto que al afinar, lo que se hace es igualar las
frecuencias, es decir poner en resonancia el sonido de las cuerdas.
