EL SONIDO ♫

 INTRODUCCIÓN 

Lo que llamamos "Sonido", es una "perturbación" que se propaga en los medios materiales (gases, líquidos y sólidos) y que nuestro sentido del oído puede percibir. Por tanto, no se propaga en el vacío. El "vacío" es el reino del "silencio". Sin embargo, se puede utilizar como vehículo a través del mismo a las ondas electromagnéticas (de muy distinta naturaleza) y, así conseguir su difusión.Pero, podríamos preguntarnos ¿cuál es la naturaleza de esa "perturbación"? ¿qué diferencia hay entre el sonido de una explosión, el ruido del tráfico, el sonido de un diapasón, el sonido de una cuerda de guitarra o el de una sinfonía...? ¿qué características diferencian unos de otros? ¿con qué velocidad se propaga? ¿qué es lo que se propaga junto con la "perturbación"? .

¿Que es el sonido? ♪♫

|El sonido se define como el conjunto de fluctuaciones de presión que se propagan en forma de ondas a través de un medio elástico sólido, líquido o gaseoso. Comúnmente definimos el sonido al conjunto de ondas sonoras que son captadas por nuestros oídos e interpretadas por el cerebro, pero dicha definición es incompleta dado a que en la naturaleza existe un amplio rango de sonidos que no somos capaces de percibir.

♪♫ ¿Como se propaga el sonido? ♪♫

 El sonido se produce a consecuencia de la vibración de un cuerpo material como por ejemplo la vibración originada al rasgar la cuerda de una guitarra, al golpear la membrana de un tambor o las vibraciones que se producen en las cuerdas vocales cuando hablamos, en todos estos casos la vibración inicial se transmite a lo largo de todos los átomos, partículas y moléculas presentes en el medio dando lugar a la generación de ondas sonoras. Para que el sonido pueda transmitirse es necesario que el medio por el cual se propaga sea elástico de los contrario las moléculas y átomos no podrían vibrar ni transmitir dicha perturbación y por ende no se transmitiría el sonido.
Tal y como hemos indicado en la anterior definición el sonido al igual que la luz presenta una naturaleza ondulatoria y como tal posee todas las características y propiedades que define una onda como es su amplitud, frecuencia, periodo, longitud, energía, velocidad de propagación... Un sonido será diferente de otro en función de los valores que adquiera cada una de estas características de la onda sonora, así por ejemplo un onda sonora con una amplitud superior a otra la percibiremos con mayor intensidad o lo que es lo mismo con mayor volumen, por otro lado ondas sonoras con la misma amplitud pero con diferentes frecuencias o longitudes de onda las percibiremos como sonidos más graves o más agudos.

♪♫ Velocidad con la que se propaga el sonido ♪♫

La velocidad de propagación de una onda sonora depende de las características del medio en el que ocurre la propagación y no de las características de la onda ni de la fuerza que la genera. la velocidad de propagación de las ondas sonoras es también conocida como la velocidad del sonido, y en la atmósfera terrestre a una temperatura de 20ºC esta es de 343 metros por segundo.

La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se transmite, y observar la forma en que se propaga en un medio puede ayudar a entender mejor algunas de las propiedades de ese medio de transmisión. La velocidad del sonido también varía cuando se producen cambios de temperatura en el medio en que se transmite. Esto se debe a que un aumento de la temperatura ocasiona un aumento de la frecuencia con que se producen las interacciones entre las partículas que transportan la vibración, lo que se traduce en un aumento de la velocidad de la onda.

Generalmente la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos mientras que en estos últimos es superior que en los gases. Esto se debe a que mientras más sólida es la materia, los enlaces atómicos en ella tienen mayor grado de cohesión favoreciendo así transmisión de la onda sonora.

La velocidad con que se transmite el sonido depende principalmente de laelasticidad del medio en que se transmite. Por elasticidad me refiero a su capacidad para recuperar su forma inicial. Un ejemplo de un medio elástico es el acero, el cual es empleado para construir edificios en todo el mundo por su elasticidad, que le permite cambiar de forma y luego recuperarla sin sufrir daño permanente. Un medio no elástico es la plasticina infantil, ya que asume cualquier forma que queramos darle sin volver a su forma original.

♪♫ Propiedades del Sonido ♪♫

El término «sonido» tiene un doble sentido: por un lado se emplea en sentido subjetivo para designar la sensación que experimenta un observador cuando las terminaciones de su nervio auditivo reciben un estímulo, pero también se emplea en sentido objetivo para describir las ondas producidas por compresión del aire que pueden estimular el nervio auditivo de un observador. Acústica es la parte de la física y de la técnica que estudia el sonido en toda la amplitud, ocupándose así de su producción y propagación, de su registro y reproducción, de la naturaleza del proceso de audición, de los instrumentos y aparatos para la medida, y del proyecto de salas de audición que reúnan cualidades idóneas para una perfecta audición. Como rama de la física, la acústica culminó su desarrollo en el siglo XIX, gracias sobre todo a los trabajos de Hermann von Helmholtz y de lord Rayleigh, y sus bases teóricas han permanecido prácticamente sin cambios desde finales de ese siglo. Sin embargo, desde el punto de vista técnico, a lo largo del siglo XX los progresos de la acústica han sido constantes, especialmente por lo que se refiere a sistemas para el registro y la reproducción del sonido.

Si trabajásemos en una estación de radio o con editores de sonido digitales diríamos más o menos amplitud en lugar de bajar o subir el volumen

• Amplitud (Intensidad)

El sonido se mueve a través del aire en forma de ondas, la amplitud es la distancia entre el punto más alto y el más bajo de una onda. La amplitud del sonido es la intensidad (lo que comúnmente llamamos "el volumen"). Es lo que hace que lo escuchemos en nuestros oídos más fuerte o más suave.

• Frecuencia.

La segunda propiedad es la frecuencia. La frecuencia de un sonido se mide en Hercios (Hertz, Hz) y describe la cantidad de ondas por segundo que completan un ciclo. Es el tono o altura del sonido. Así se diferencia un sonido agudo de uno grave. El oído humano es capaz de percibir las frecuencias que se encuentren entre 20 Hertz y 20 kilohertz.

• El timbre

 Es una propiedad del sonido difícil de explicar científicamente. Es la diferencia entre dos sonidos de la misma amplitud y frecuencia. El mejor ejemplo son los distintos instrumentos musicales.

El timbre es lo que caracteriza a cada instrumento que pueden tocar la misma nota (Frecuencia) y al mismo volumen (Amplitud) y aún así podemos identificar a cada instrumento gracias a que tienen un timbre distinto

• Velocidad 

Esta es la propiedad más simple y precisa del sonido. La velocidad del sonido en un medio puede medirse con gran precisión. Se comprueba que dicha velocidad es independiente de la frecuencia y la intensidad del sonido, dependiendo únicamente de la densidad y la elasticidad del medio. Así, es mayor en los sólidos que en los líquidos y en éstos mayor que en los gases. En el aire, y en condiciones normales, es de 330,7 m/s..

♪♫ Onda Sonora ♪♫

Las ondas sonoras son ondas mecánicas longitudinales: mecánicas porque necesitan un medio material para su propagación y longitudinales porque las partículas del medio actúan en la misma dirección en la que se propaga la onda. Ej: Si hacemos el vacío en una campana de vidrio en la que hay un despertador sonando, a medida que va saliendo el aire el sonido se va apagando hasta que desaparece del todo.

Pueden propagarse en medios sólidos, líquidos y gaseosos.

La propagación de una onda sonora consiste en sucesivas compresiones y dilataciones del medio de propagación, producidas por un foco en movimiento vibratorio. Al paso de la onda el medio experimenta variaciones periódicas de presión.

Como el sonido se propaga en forma de ondas, tenemos que saber que características tiene la onda sonora para ver como se comporta.

 1.- Es una onda mecánica.

Las ondas mecánicas no pueden desplazarse en el vacío, necesitan hacerlo a través de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido). Además dicho medio debe ser elástico y no rígido para permitir la transmisión del sonido.

2.- Es una onda longitudinal.

En las ondas longitudinales el movimiento de las partículas se desplazan en la misma dirección que la onda.

♪♫ Fenómenos ondulatorios relacionados al sonido ♪♫

• Reflexión y refracción del sonido

Se comprueba que las ondas sonoras se reflejan en el mismo ángulo con el que inciden, pero se atenúa si la superficie es blanda o rugosa.

Se puede entender el mecanismo de la reflexión si se considera que las distintas presiones sonoras trasportadas por la onda que inciden contra un material hacen que este vibre. Parte de la energía vibratoria se devuelve al medio material mediante la reflexión y la otra parte absorbida, a su vez, se trasforma en otros dos tipos de energía: la que disipa en el medio y la que se transmite por el material.

• Refracción del sonido en un mismo medio

La refracción es otra de las características de los movimientos ondulatorios. Consiste en el cambio de dirección y de rapidez que sufre una onda cuando pasa de un medio a otro de distinta características. Pero la refracción también puede producirse dentro de un mismo medio cuando las características de este no son perfectamente homogéneas, sino que varían en cuanto a su densidad o su temperatura y, por consiguiente, la rapidez de propagación del sonido en el aire sufre refracciones, dada que la temperatura del aire no es uniforme.

En un día soleado, las capas de aire próximas a la superficie terrestre están a mayor temperatura que las capas más altas, y por lo tanto, la rapidez del sonido aumenta con la temperatura porque las moléculas oscilan más rápidamente y transmiten al entorno la perturbación, por ello en las capas bajas la rapidez es mayor que en las altas.

Caso contrario sucede en las noche, donde el aire próximo a la tierra se enfría más rapidamente que el de las capas inmediatamente superiores. De este modo, el sonido emitido desde el suelo se curva hacia abajo en las capas frías más altas. Por ello en la noche podemos escuchar con un mayor alcance.

• Absorción y aislamiento acústico

La absorción del sonido es uno de los problemas fundamentales con que se enfrentan un ingeniero cuando desea aislar del ruido, un edificio o una zona determinada.

Afortunadamente, los distintos materiales tienen la capacidad de absorber energía acústica según su porosidad. Basándose en esta propiedad, se decide qué materiales son más adecuados para revestir las paredes interiores de la una sala, por ejemplo.Cuanto más poroso se un material, más absorbente será y, por lo tanto, reflejará menos sonido. Si una habitación tiene las paredes lisas, cuando hay varias personas hablando dentro de ella habrá más ruido que si revestimos las mismas paredes con gruesas cortinas de tela.

Para conseguir un buen aislamiento acústico, es necesario impedir que el sonido se trasmita, para ello es necesario materiales duros, pesados y poco elásticos. Algunos ejemplos osn hormigón, acero, plomo, etc.

• Reverberación

Es la prolongación del sonido una vez que se ha extinguido la fuente sonora. Se produce por las múltiples ondas reflejadas que continúan llegando al oído. Si las paredes fueran reflectores perfectos, el proceso sería de duración infinita, afortunadamente, en las paredes se absorbe sonido y el proceso tiene una duración limitada.

• Eco

El eco es otro fenómeno relacionado con la reflexión del sonido. Se produce cuando el sonido inicial ya se ha extinguido y aparece un sonido igual de forma reflejada.

Cuando la superficie reflectante está suficientemente lejos, nuestro oído puede percibir por separado la onda directa y la reflejada. Si la separación temporal entre ambos sonidos es superior a 0,1 (s), el sonido repetido se llama eco. es decir, el oído puede percibir dos sonidos al menos.

Si suponemos que la rapidez del sonido es de 340 m/s, entonces la distancia que recorre en 0,1 (s) es de 34 (m), pero como la onda debe ir y venir, entonces es de 17 (m).

• Resonancia

Todos los cuerpo tienen una frecuencia de vibración propia de cada estructura, por ello cuando recibe estímulos de una fuente ondulatoria externa de la misma frecuencia o muy próxima, su amplitud de oscilación aumenta considerablemente.

En el caso de los instrumentos musicales es muy bueno este efecto, porque permite amplificar el sonido, como por ejemplo la caja de resonancia de la guitarra, este efecto también se observa al vibrar el parche de una caja o bombo.

♪♫ Contaminación Sonora ♪♫

¿Sabías que el ruido permitido a medianoche en una zona residencial no debe ser más alto que el de una lavadora o que durante el día en una zona industrial se debe producir menos ruido que el sonido de una secadora de cabello?

La exposición a altos niveles de ruido puede causar deficiencia auditiva, alteraciones del sistema nervioso y respiratorio, trastorno del sueño, estrechamiento visual, déficit en el rendimiento e incluso afectar nuestra salud mental.

En nuestro país, las principales causas de contaminación sonora son el transporte público, tanto por velocidad como por la intensidad del tráfico, además de los motores de vehículos en mal estado y el uso incorrecto del claxon; asimismo, el comercio ambulatorio, la actividad industrial y las obras de construcción.

Contaminación en Pachitea

Toma en cuenta ....