Fundamentos del Sonido: Propiedades, Fenómenos y Velocidad de Propagación
Conceptos Fundamentales del Sonido
- Es una onda mecánica longitudinal.
- Se produce por la vibración de un medio elástico.
- Se transmite mediante variaciones de presión del medio.
- Las ondas que percibimos se propagan por difracción; las que se difractan con mayor facilidad son aquellas que tienen mayor longitud de onda y menor frecuencia.
Características del Sonido
- Tono o altura: Determina si un sonido es más agudo o grave. Depende directamente de la frecuencia.
- Timbre o calidad: Permite diferenciar dos o más sonidos de igual altura e intensidad emitidos por fuentes sonoras distintas. Por ejemplo, una misma nota musical producida con la misma intensidad y altura por un piano y un violín no suenan igual. El timbre depende de los sonidos armónicos que acompañan al principal.
- Intensidad: Define si un sonido es más fuerte o débil. Depende de la amplitud de la onda. Para medirla se utiliza el sonómetro y su unidad de medida es el decibelio (dB).
Velocidad de Propagación del Sonido
La velocidad del sonido depende de los siguientes factores:
- Temperatura: A mayor temperatura, mayor velocidad. Aumenta aproximadamente 0,6 m/s por cada grado Celsius.
- Densidad: A mayor densidad del medio, mayor es la velocidad.
- Elasticidad: Es la propiedad de un cuerpo de retomar su forma original tras ser deformado. A mayor elasticidad, mayor velocidad.
- Naturaleza del medio: El material por el cual se propaga.
Nota: La velocidad es independiente de la amplitud y la frecuencia.
Fenómenos Acústicos
1. Reflexión
- Reverberación: Ligera prolongación del sonido una vez extinguido el original, debido a las ondas reflejadas. Se produce por las sucesivas reflexiones en un recinto cerrado. La persistencia acústica es de 0,1 s (ida y vuelta: 340 m/s × 0,1 s = 34 metros). Se requiere una distancia mínima de 17 metros para que ocurra.
- Eco: Retardo mayor donde la señal acústica original ya se ha extinguido, pero devuelve el sonido como una onda reflejada. Debe haber una distancia superior a 17 metros para evitar la superposición con la onda sonora original.
2. Refracción
Ocurre cuando una onda sonora cambia de medio de propagación.
3. Difracción
El sonido hace que las aberturas (por ejemplo, una ventana) se comporten como nuevas fuentes sonoras.
4. Interferencia
- Constructiva: El sonido resultante es más intenso.
- Destructiva: Genera zonas de silencio donde no se percibe sonido alguno.
5. Efecto Doppler
- Si el receptor se acerca al emisor: la frecuencia percibida aumenta.
- Si el receptor se aleja del emisor: la frecuencia percibida disminuye.
- Si el emisor se aleja del receptor: la frecuencia percibida disminuye.
- Si el emisor se acerca al receptor: la frecuencia percibida aumenta.
6. Frecuencia Natural
Es el sonido característico de un objeto cuando vibra; depende de su elasticidad y forma.
7. Resonancia
Un cuerpo vibra por resonancia cuando recibe vibraciones de frecuencia igual a su propia frecuencia natural. Se requiere una frecuencia exacta para que la amplitud aumente exageradamente.
8. Pulsaciones
Ocurren cuando dos tonos de frecuencias ligeramente distintas suenan al mismo tiempo. El número de pulsaciones por segundo es igual a |f1 - f2|.