Conceptos Esenciales de Física: Sonido, Ondas y Luz

Propiedades Fundamentales del Sonido

Intensidad Sonora

La intensidad es la energía que transporta una onda sonora a través de la unidad de superficie en la unidad de tiempo. Está directamente relacionada con la amplitud de la onda sonora.

• Umbral de audición: Si la intensidad de un sonido es inferior a este valor mínimo, nuestro oído no lo percibe.
• Umbral de dolor: Si la intensidad supera este valor, produce una sensación dolorosa.

Tono del Sonido

El tono es la característica que nos permite distinguir dos sonidos por la frecuencia de su vibración. Los sonidos se clasifican en:

• Agudos: Para frecuencias altas.
• Graves: Para frecuencias bajas.

El oído humano solo percibe sonidos cuya frecuencia está comprendida entre 20 y 20.000 Hz. Por debajo de este rango se encuentran los infrasonidos y por encima, los ultrasonidos.

Timbre Sonoro

El timbre es la característica que nos permite distinguir dos sonidos de la misma intensidad e igual tono que proceden de dos fuentes sonoras diferentes. Se relaciona con la forma de la onda.

Conceptos Clave de Ondas

Tipos de Ondas

Una onda es la propagación de una perturbación vibracional a través de un medio (material o no), donde se transfiere energía sin que haya transporte neto de materia.

Clasificación por Necesidad de Medio:

• Ondas Mecánicas: Se caracterizan porque necesitan un medio material para propagarse. El sonido es un ejemplo de onda mecánica.
• Ondas Electromagnéticas: Se caracterizan porque no necesitan un medio material para propagarse. La luz es un ejemplo de onda electromagnética.

Clasificación por Dirección de Vibración:

• Ondas Longitudinales: Son aquellas donde la dirección de propagación y de vibración coinciden. El sonido es una onda longitudinal.
• Ondas Transversales: Son aquellas donde la dirección de propagación y de vibración son perpendiculares. La luz es una onda transversal.

Fenómenos Ondulatorios: Reflexión y Refracción

Reflexión de Ondas

La reflexión es el cambio de dirección que experimenta una onda al incidir sobre la superficie de separación de dos medios.

Leyes de la Reflexión:

1. El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en el mismo plano.
2. El ángulo de incidencia (formado por el rayo incidente con la normal) y el ángulo de reflexión (formado por el rayo reflejado y la normal) son iguales.

Refracción de Ondas

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda cuando pasa de un medio a otro diferente. En este segundo medio, la onda refractada se propaga con distinta velocidad.

Leyes de la Refracción:

1. El rayo incidente, el rayo refractado y la normal están en el mismo plano.
2. La relación entre los senos del ángulo de incidencia y de refracción es constante, e igual a la relación de la velocidad en cada uno de los medios.

Fenómenos Acústicos Específicos

Eco

El eco es la repetición de un sonido cuando este se refleja en un obstáculo que encuentra en su camino y que debe estar a una distancia «adecuada».

Reverberación

Si el obstáculo está a una distancia menor que la adecuada, la onda sonora incidente y la reflejada se superponen, lo que origina un sonido prolongado o reverberación.

Naturaleza de la Luz

Dualidad Onda-Partícula de la Luz

La luz tiene una doble naturaleza: corpuscular y ondulatoria. Dependiendo del fenómeno que estemos estudiando, se comporta de una manera o de otra. La naturaleza corpuscular se manifiesta a través de unos corpúsculos denominados fotones. La luz es un tipo de onda electromagnética.