Física del Sonido: Conceptos Esenciales y Propagación Acústica
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El ruido se define frecuentemente como cualquier sonido molesto. Es una forma de vibración que puede propagarse a través de sólidos, líquidos o gases. Es una manifestación de energía en el aire, vibraciones invisibles que entran al oído y crean una sensación. Los sonidos, de cualquier clase que sean, pueden percibirse con agrado en un momento y repudiarse en otro.
El sonido es una forma de energía ondulatoria, la cual generalmente aparece como variaciones en la presión y densidad de la atmósfera.
Ondas Sonoras y su Generación
Una fuente sonora familiar y físicamente simple es el diapasón. Cuando se golpea, sus puntas vibran de arriba hacia abajo, poniendo en movimiento el aire circundante. El movimiento relativo del aire en las regiones vecinas causa fluctuaciones de presión por encima y por debajo de la presión atmosférica. Estas fluctuaciones de presión son conocidas como compresiones (donde la presión es mayor) y enrarecimientos (donde la presión es menor), formando así la onda sonora.
Tonos Puros: La Base de la Acústica
El sonido producido por un diapasón es un tono simple, puro y estable, es decir, un sonido de una sola frecuencia. De hecho, es a menudo llamado un tono puro. La variación de presión para semejante tono corresponde a una curva sinusoidal.
Conceptos Clave de las Ondas Sonoras
Frecuencia
Es el número de pulsaciones de una onda acústica sinusoidal que ocurren en el tiempo de un segundo. A veces se utiliza el concepto de velocidad angular.
Periodo
El periodo es el tiempo transcurrido en completar un ciclo de la onda.
Elongación y Amplitud
La elongación es el desplazamiento del punto en vibración respecto a su posición de equilibrio. Cuando la elongación es máxima, se denomina amplitud (A).
Longitud de Onda
La longitud de onda es la distancia recorrida por una onda durante un tiempo igual al periodo (T), es decir, la distancia entre el máximo de una compresión y el máximo de la siguiente.
Magnitudes Fundamentales del Sonido
Presión Sonora
La presión sonora es la diferencia entre la presión atmosférica y la presión real durante el enrarecimiento y la compresión de una onda sonora. Aunque la frecuencia y la longitud de onda caracterizan la onda, la presión sonora se refiere a la magnitud de la perturbación. Un sonido puede ser percibido como fuerte o suave, pero su densidad (en términos del medio de propagación) permanece constante.
Intensidad Sonora
La intensidad sonora puede definirse como la cantidad de energía acústica por unidad de tiempo que pasa a través de una unidad de área que es normal a la dirección de propagación.
Potencia Sonora
La potencia sonora de una fuente es la cantidad de energía acústica producida por la fuente en la unidad de tiempo.
Presión Sonora Efectiva (RMS)
Los instrumentos de medición de sonido están diseñados para medir la presión sonora efectiva RMS (Root Mean Square), tan exactamente como sea posible. Esta medida representa el valor cuadrático medio de la presión sonora a lo largo del tiempo, proporcionando una indicación precisa de la magnitud del sonido percibido.