Fundamentos de Acústica: Conceptos Esenciales y Cálculos de Ondas Sonoras
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Este documento aborda una serie de preguntas y respuestas clave sobre los principios fundamentales de la acústica y las propiedades de las ondas sonoras. Desde la velocidad del sonido hasta fenómenos como la difracción y la reverberación, exploraremos definiciones esenciales y cálculos prácticos para comprender mejor el comportamiento del sonido.
Propiedades Fundamentales del Sonido
¿Cuál es la velocidad del sonido a 20º de temperatura?
La velocidad del sonido a 20°C es de 343 m/s.
Define longitud de onda (λ).
La longitud de onda (λ) es la distancia entre dos valores máximos sucesivos o entre dos valores mínimos sucesivos de presión de una onda plana.
¿Cuál es la longitud de onda (λ) de 3000 Hz?
Longitud de onda = velocidad / frecuencia = 3000000 / 3000 = 1000 m.
¿Cuál es la longitud de onda (λ) de 12.000 Hz?
Longitud de onda = velocidad / frecuencia = 3000000 / 12000 = 250 m.
Parámetros de Onda y Medición
Define valor instantáneo.
El valor instantáneo es el valor que toma la ordenada de una onda en un instante determinado.
Define valor máximo.
El valor máximo es el valor más alto que alcanza la amplitud de una onda durante un ciclo. Dicho valor puede ser tanto positivo como negativo.
Define valor eficaz o RMS.
El valor eficaz (RMS), o amplitud eficaz, se obtiene matemáticamente hallando la raíz cuadrada de la media de los cuadrados de los valores instantáneos que toma la onda sinusoidal durante un periodo completo.
Define valor de pico a pico.
El valor de pico a pico es la diferencia entre el valor máximo positivo y el valor máximo negativo de una onda.
Define valor medio.
Matemáticamente, el valor medio representa la media aritmética de todos los valores instantáneos que toma la onda sinusoidal durante un semiperiodo.
Intensidad y Nivel Sonoro
Define Intensidad sonora (SIL).
La Intensidad Sonora (SIL) es la cantidad de energía acústica que atraviesa por segundo una unidad de superficie en un punto del campo sonoro.
¿Cuál es la Intensidad de umbral para una frecuencia de 1000 Hz?
La Intensidad de umbral para una frecuencia de 1000 Hz es de 10⁻¹² W/m².
¿Cuál es el nivel de presión mínima que nuestro oído es capaz de percibir?
El nivel de presión mínima que nuestro oído es capaz de percibir es de 0.0002 dinas/m².
¿Cuál es el nivel de potencia sonora en dB que le corresponde a una potencia de 1W?
El nivel de potencia sonora (Lw) se calcula como: Lw = 10 × log₁₀ (W/W₀).
Para W = 1W y W₀ = 10⁻¹² W (potencia de referencia), el cálculo es:
Lw = 10 × log₁₀ (1 / 10⁻¹²) = 10 × log₁₀ (10¹²) = 10 × 12 = 120 dB.
Percepción y Fenómenos Acústicos
¿Qué frecuencias comprenden el ancho de banda audible?
El ancho de banda audible comprende frecuencias de 20 Hz a 20 kHz.
Definición del Tono.
El Tono es la cualidad de los sonidos que permite distinguir entre las diferentes frecuencias del espectro de audio.
¿Qué valor eficaz corresponde a un Vp = 30?
Valor eficaz = Amplitud (Vp) / √2 = 30 / √2 ≈ 21.21.
¿Qué valor eficaz corresponde a un Vpp = 30?
Si Vpp = 30, entonces la amplitud (Vp) = Vpp / 2 = 15.
Valor eficaz = Amplitud (Vp) / √2 = 15 / √2 ≈ 10.6.
¿Qué valor medio corresponde a un Vp = 30?
Valor medio = (2 / π) × Amplitud (Vp) = (2 / π) × 30 ≈ 19.09859.
Define potencia sonora.
La potencia sonora es la energía acústica irradiada al medio por unidad de tiempo.
¿En qué banda situarías la frecuencia de 5 KHz?
La frecuencia de 5 KHz se situaría en la banda VLF, muy baja frecuencia. (Nota: En el contexto de audio, 5 kHz es una frecuencia media-alta dentro del espectro audible. La clasificación VLF se refiere más comúnmente a ondas de radio.)
Calcula el tiempo de reverberación de esta aula.
El tiempo de reverberación (RT) se calcula con la fórmula de Sabine:
RT = (0.163 × Volumen de sala) / (Superficie recinto × Coeficiente de absorción del recinto).
Define qué es la reflexión de un sonido.
La reflexión del sonido es el fenómeno por el cual una onda sonora, al incidir sobre una superficie, rebota y regresa al medio del que proviene. Es una de las propiedades de la propagación del sonido, junto con la atenuación, dispersión, absorción y refracción.
¿Qué es la Difracción de un sonido?
La difracción es un fenómeno que afecta a la propagación del sonido. Hablamos de difracción cuando el sonido, en lugar de seguir en la dirección normal, se dispersa y se propaga en diferentes direcciones al encontrar un obstáculo o una abertura.