NATURALEZA DEL SONIDO
¿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.
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.
Otra de las característica que tiene el sonido es su velocidad de propagación la cual depende directamente del medio por el cual se propaga, en un medio sólido o líquido la velocidad de propagación del sonido es inversamente proporcional a la densidad del medio, menor velocidad a mayor densidad del medio, por otro lado en los medios gaseosos la velocidad del sonido es directamente proporcional a la temperatura del gas, así por ejemplo obtenemos que la velocidad del sonido en el aire a una temperatura de 20ºC es de 344m/s, el mismo sonido ubicado en congelador a -100ºC se propagaría a una velocidad de 279m/s, por otro lado si estuviéramos en un horno a 400 ºC la velocidad del sonido sería de 521m/s.
La velocidad de propagación del sonido es superior cuando atraviesa un sólido o un líquido que cuando se propaga a través de un gas, así por ejemplo la velocidad del sonido en el aire es de 344 m/s en agua es de 1482 m/s y en el aluminio es de 6420 m/s.
A diferencia de las ondas electromagnéticas las ondas sonoras no pueden propagarse a través del vacio debido a que el sonido se transmite a través de la vibración de los átomos y moléculas que componen el medio, en el espacio exterior la casi ausencia de dichas moléculas y átomos hace imposible la propagación y transmisión de cualquier tipo de sonido, es por ello que los astronautas pueden afirmar que conocen el autentico silencio.
ESPECTRO SONORO
El espectro audible está formado por las audio frecuencias. El oído humano está capacitado para percibir sonidos cuya frecuencia se encuentran entre los 20 Hz y 20.000 Hz y trasformarlo en sensaciones auditivas. Estos límites no son estricto y depende de factores biológicos como la edad, algunas enfermedades, o malformaciones del oido.
Los infrasonidos son aquellos que se encuentran con una frecuencia por debajo de los 20 hz, en cambio los ultrasonidos se encuentran sobre los 20.000 Hz.
Según la imágen podemos encontrar tres zonas en función de la frecuencia, pues el espectro no es estrictamente cuadrado.
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.
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.
Otra de las característica que tiene el sonido es su velocidad de propagación la cual depende directamente del medio por el cual se propaga, en un medio sólido o líquido la velocidad de propagación del sonido es inversamente proporcional a la densidad del medio, menor velocidad a mayor densidad del medio, por otro lado en los medios gaseosos la velocidad del sonido es directamente proporcional a la temperatura del gas, así por ejemplo obtenemos que la velocidad del sonido en el aire a una temperatura de 20ºC es de 344m/s, el mismo sonido ubicado en congelador a -100ºC se propagaría a una velocidad de 279m/s, por otro lado si estuviéramos en un horno a 400 ºC la velocidad del sonido sería de 521m/s.
La velocidad de propagación del sonido es superior cuando atraviesa un sólido o un líquido que cuando se propaga a través de un gas, así por ejemplo la velocidad del sonido en el aire es de 344 m/s en agua es de 1482 m/s y en el aluminio es de 6420 m/s.
A diferencia de las ondas electromagnéticas las ondas sonoras no pueden propagarse a través del vacio debido a que el sonido se transmite a través de la vibración de los átomos y moléculas que componen el medio, en el espacio exterior la casi ausencia de dichas moléculas y átomos hace imposible la propagación y transmisión de cualquier tipo de sonido, es por ello que los astronautas pueden afirmar que conocen el autentico silencio.
ESPECTRO SONORO
El espectro audible está formado por las audio frecuencias. El oído humano está capacitado para percibir sonidos cuya frecuencia se encuentran entre los 20 Hz y 20.000 Hz y trasformarlo en sensaciones auditivas. Estos límites no son estricto y depende de factores biológicos como la edad, algunas enfermedades, o malformaciones del oido.
Los infrasonidos son aquellos que se encuentran con una frecuencia por debajo de los 20 hz, en cambio los ultrasonidos se encuentran sobre los 20.000 Hz.
Según la imágen podemos encontrar tres zonas en función de la frecuencia, pues el espectro no es estrictamente cuadrado.
- Zona de frecuencias bajas o tonos graves: corresponde a los sonidos cuyas frecuencias se encuentran entre los 20 Hz y los 256 Hz. En esta zona, sonidos de gran intensidad no son percibidos por la mayoría de la población.
- Zona de frecuencias medias o tonos medios: corresponde a los sonidos cuyas frecuencias se encuentran entre laos 256 Hz y los 2 kHz. A esta zona pertenece el tono fundamental y los armónicos de la mayoría de los sonidos. El rango de intensidades percibido por el oído humano en esta zona es mayor que en la de tonos graves.
- Zona de frecuencias altas o tonos agudos: comprende los sonidos con frecuencia entre los 2 kHz y 20 kHz. Es la zona con mayor rango de intensidad percibida.
Altura del Sonido o Tono
La altura de un sonido está directamente relacionada con la frecuencia. Pues mientras mayor se a altura, mayor será la frecuencia, y mientras más bajo, una menor frecuencia tendrá la ondas
Nos podemos dar cuenta que cuando se lleva a la otra octava, la frecuencia es doble. Por ejemplo luego de la nota Si con frecuencia 493,88 Hz viene el Do, esta nota tendría una frecuencia de 523,26 Hz la cual es el doble de la frecuencia 261,63 Hz.
La altura o tono está determinada por características en los instrumentos como:
La altura de un sonido está directamente relacionada con la frecuencia. Pues mientras mayor se a altura, mayor será la frecuencia, y mientras más bajo, una menor frecuencia tendrá la ondas
Nos podemos dar cuenta que cuando se lleva a la otra octava, la frecuencia es doble. Por ejemplo luego de la nota Si con frecuencia 493,88 Hz viene el Do, esta nota tendría una frecuencia de 523,26 Hz la cual es el doble de la frecuencia 261,63 Hz.
La altura o tono está determinada por características en los instrumentos como:
- El tamaño mientra más grande sea un instrumento musical, más grave será el sonido; al contrario, cuánto más pequeño será más agudo.
- La longitud: mientras más larga una cuerda, más grave será el sonido; por el contrario, al ser más corta, el sonido es más agudo.
- La tensión: mientras más tensa se encuentre una cuerda, más agudo será el sonido; en cambio, mintras menos tensa esté la cuerda, más grave será el sonido
- La presión: mientra mayor sea la presión del aire, más agudo será el sonido; por el contrario, si la presión es menor, más grave será el sonido.
Timbre de un sonido
El timbre es la propiedad que permite al oído humano distinguir dos sonidos de la misma frecuencia e intensidad ( amplitud) que son emitidos por distintos instrumentos o focos emisores, es decir depende del número, intensidad y frecuencia de los armónicos que acompañan al sonido fundamental. En general podemos decir que está relacionado con la forma de la onda
El timbre es la propiedad que permite al oído humano distinguir dos sonidos de la misma frecuencia e intensidad ( amplitud) que son emitidos por distintos instrumentos o focos emisores, es decir depende del número, intensidad y frecuencia de los armónicos que acompañan al sonido fundamental. En general podemos decir que está relacionado con la forma de la onda
Intensidad del Sonido
La inmensa cantidad de sonidos percetibles por el oído, está directamente relacionada con la intensidad, que corresponde a la energía que se propaga en el medio y que puede ser medida, como la intensidad acústica o intensidad sonora.
La intensidad acústica se define como la cantidad de energía trasportada por una onda sonora en la unidad e tiempo y de superficie, o la potencia por unidad de superficie, la cual se mide en watt/m²
En cambio, la intensidad sonora se mide en decibel, (dB) y es definida con una escala logarítmica no sólo porque el intervalo de intensidades a las que resulta sensible el oído es inmenso, sino también porque la sensación de fuerza sonora tiene una dependencia logarítmica con la intensidad.
Ecuación de la intensidad acústica, la cual se mide en W/m², donde E es la energía; t es el tiempo, A la superificie y P la potencia.
Ecuación para cacular la intensidad sonora en decibeles, la cual relaciona la escala logarítmica con la intensidad medida en watt/m². En esta ecuación Io, es la intensidad minima para la que se produce una sensación perceptible y su valor es10⁻¹² W/m². El valor de I, es la intensidad sonara en W/m² de cualquier foco sonoro.
El decibel es la mínima variación de intensidad sonora que percibe el oído humano. Es la décima parte del bel, que al ser una unidad muy grande, habitualmente no se utiliza.
La escala decibélica no es una escala sumativa, por ejemplo si un foco sonoro produce un sonido de 20 dB, la colocación de dos focos, no produce la sensación de 40 dB. Para conocer la intensidad sonora hay que calcular el valor de dicha intensidad la del segundo foco, para después calcular el valor en dB, al realizar este cálculo no da 23 dB.
CONTAMINACIÓN AUDITIVA
Hoy en día la mayoría de los ambientes en donde nos movemos, trabajamos y descansamos están llenos de fuentes emisoras de ruido, ciudades congestionadas de tráfico en donde el sonido de los motores, bocinas y ruido rodante de la circulación de los coches y motocicletas está presente a todas horas, fábricas en donde máquinas y herramientas como prensas, lijadoras, amoladoras o taladradoras emiten continuamente ruido al ambiente, máquinas de uso cotidiano como los ascensores, escaleras mecánicas, electrodomésticos... generando ruido durante su funcionamiento. La realidad nos hace reconocer la existencia de diversas fuentes de ruido que a partir de cierto nivel se convierten en lo que conocemos como contaminación acústica.
Miles de estudios avalan el origen de conductas y enfermedades directamente relacionadas con la contaminación acústica como por ejemplo la falta de concentración, pérdida auditiva, conductas agresivas, trastornos de sueño o estrés, todo ello nos obliga a delimitar los ambientes sonoros a los que nos exponemos así como definir e implantar las acciones necesarias para reducir las fuentes de ruido.
Los sonó metros son los equipos de medición encargados de captar la intensidad de una fuente sonora y representarla cuantitativa mente en datos numéricos conocidos como decibelios o decibel, a mayor intensidad o volumen de un sonido mayor decibelios tendrá, gracias a esta información podemos representar las diferentes intensidades de ruido y las consecuencias de estar expuestas a ellas:
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