Fundamentos de la Acústica: Conceptos Clave sobre el Sonido y las Ondas

El Sonido: Definición y Naturaleza

El sonido es la percepción de nuestro cerebro de las vibraciones mecánicas que producen los cuerpos y que llegan a nuestro oído a través de un medio. Se produce como resultado de la vibración de un cuerpo, que genera ondas de compresión en el medio que lo rodea; al llegar a nuestros oídos, transmiten esa energía, modulada en forma de impulso nervioso, hasta el cerebro.

Conceptos Fundamentales

• Onda: Perturbación que viaja sin transferencia de materia; es una transmisión de energía (ejemplos: ondas en el agua, ondas de sonido).
• Compresiones: Acumulación de partículas en el medio (máximo de presión y densidad).
• Enrarecimiento: Mínimo de presión y densidad.
• Vibración: Perturbación que genera mínimos y máximos de presión y densidad.

Tipos de Sonido

Los sonidos se clasifican principalmente en: puro, complejo y ruido.

Clasificación de las Ondas

Según la dirección del desplazamiento de las partículas

• Transversales: El desplazamiento es perpendicular a la dirección de propagación (ejemplo: ondas en cuerdas, ondas en el agua).
• Longitudinales: El desplazamiento es paralelo a la dirección de propagación (ejemplo: ondas de sonido, ondas en un muelle).

Ondas Estacionarias

Dos ondas iguales viajando en la misma dirección pero en sentidos opuestos forman un patrón de onda estacionaria. La onda resultante no se propaga, sino que oscila, presentando dos puntos de amplitud mínima (nodos) y puntos de amplitud máxima (antinodos).

Según el medio de propagación

• Ondas mecánicas: Perturbación de un medio (ondas de agua, sísmicas, sonido, cuerdas).
• Ondas electromagnéticas: No requieren un medio (luz, rayos X, ondas de radio).

Propiedades y Características del Sonido

• Pulsaciones: Es la superposición de dos sonidos de similar frecuencia que genera, en el tiempo, momentos donde la intensidad aumenta y disminuye según se encuentren las ondas (en fase o en oposición de fase).
• El tono: Es la característica del sonido que nos permite identificar si es agudo o grave, íntimamente relacionada con la frecuencia.
• El timbre: Es la característica de un sonido que permite distinguir dos sonidos de la misma sonoridad y el mismo tono emitidos por dos instrumentos diferentes. Lo determina el número de armónicos y sus intensidades respectivas.
• Impedancia: Se define como el cociente entre la presión acústica (P) y la velocidad propia del movimiento vibratorio (velocidad del sonido, c). Mientras mayor sea la impedancia (Z), menor es la pérdida de intensidad sonora por el medio.
• La intensidad: Se define como la cantidad de energía (potencia acústica) que atraviesa por segundo una superficie que contiene un sonido.