Principios Básicos del Sonido: Propiedades, Cualidades y Fenómenos Acústicos

Principios Básicos del Sonido

1. El Sonido

El sonido es un fenómeno físico que se produce cuando las vibraciones de un cuerpo se transmiten por un medio hasta que llegan al oído humano. Se puede entender desde dos puntos de vista:

• Como fenómeno físico: El sonido es una vibración mecánica capaz de provocar un estímulo físico en el oído humano.
• Como fenómeno fisiológico: El sonido es la sensación auditiva provocada por una vibración mecánica.

2. Propiedades Físicas del Sonido

Las magnitudes físicas asociadas al sonido son:

• Amplitud: Valor instantáneo de la magnitud medida. En el caso del sonido, la presión e intensidad sonora.
• Período: Duración de un ciclo de la señal.
• Fase: Punto de inicio de un ciclo de la señal.
• Frecuencia: Número de ciclos de la onda sonora que ocurren en un segundo.
• Espectro: Representación de cada una de las componentes frecuenciales que forman una señal.
• Tono puro: Sonido en el cual la presión sonora varía en posición y tiempo de manera senoidal.
• Sonido armónico: Sonido formado por la superposición de un tono puro y un conjunto finito o infinito de tonos con frecuencias múltiplos de ella (instrumentos musicales).
• Sonido complejo: Sonido formado por la superposición de infinitos tonos puros con frecuencias infinitamente próximas y de amplitudes diferentes (voz humana).
• Ruido:
  • Continuo: La intensidad permanece prácticamente constante en el tiempo (entornos industriales).
  • Fluctuante o variable: La intensidad varía a lo largo del tiempo, ya sea de forma aleatoria o periódica (tráfico rodado).
  • Impulsivo: Duración corta cuya intensidad varía de manera brusca (explosiones).
• Espectro audible: Conjunto de frecuencias que el oído humano es capaz de percibir. Va desde los 20 Hz hasta los 20 kHz. Por debajo de los 20 Hz se denomina infrasonido, y por encima de los 20 kHz, ultrasonido.

3. Cualidades del Sonido

Las cuatro cualidades fundamentales del sonido son:

• Tono: Determinado por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras. Permite clasificar los sonidos en graves, medios y agudos.
• Timbre: Permite diferenciar dos sonidos diferentes con la misma frecuencia fundamental (del mismo tono).
• Intensidad: Permite evaluar en una cantidad la magnitud de un campo sonoro, es decir, lo fuerte o débil que es un sonido.
• Duración: Determinada por el tiempo de vibración de la fuente sonora.

4. Niveles Acústicos

• Potencia sonora de una fuente: Caracteriza la capacidad de emisión y se define como la cantidad de energía sonora emitida por la fuente por unidad de tiempo. Se mide en vatios (W).
• Intensidad sonora: Energía acústica que atraviesa una superficie por unidad de tiempo. Se mide en W/m².
• Presión sonora: Indica la fuerza que ejercen las partículas de aire por unidad de superficie.
• Sonoridad: Sensación subjetiva de la intensidad del sonido que percibe el ser humano.
  • El fonio (fon): Sonoridad producida por un tono puro de 1 kHz que tiene un nivel de presión sonora de 0 dB.

5. Mecanismos de Propagación del Sonido

• Velocidad de propagación: Velocidad a la que las ondas sonoras viajan por un medio de transmisión determinado. Depende de las condiciones ambientales y del medio por el que se propaga.
• Longitud de onda: Distancia entre dos puntos consecutivos de la onda sonora que se encuentran en el mismo estado de vibración.
• Reflexión: Cuando una onda sonora incide sobre una superficie grande comparada con su longitud de onda, parte de la señal se refleja.
• Absorción: Fenómeno por el cual parte de la onda que incide sobre una superficie se pierde. Esta acción se produce en mayor o menor medida dependiendo del material.
• Refracción: Cambio de dirección que experimenta una onda sonora cuando atraviesa diferentes medios.
• Difracción: Efecto de dispersión que se produce cuando el sonido, ante determinados obstáculos o aperturas, se dispersa.

6. Fenómenos Asociados al Sonido

• Persistencia acústica del oído
• Eco: Fenómeno que se debe a la reflexión de las ondas sonoras. Cuando el sonido original se extingue, pero se capta sonido debido a las reflexiones, se produce el eco.
• Reverberación: Persistencia del sonido dentro de un recinto después de que el sonido original haya cesado. Esto se debe a las múltiples reflexiones que se producen en el mismo.
• Efecto Haas: También conocido como efecto de precedencia, tiene en cuenta la interpretación que realiza el cerebro cuando diferentes fuentes de sonido se reciben con diferente intensidad o retardos diferentes.

7. Equipos e Instrumentos de Medida de Sonido

7.1. El Sonómetro

El sonómetro es un dispositivo de medida que permite cuantificar de manera objetiva el nivel de presión sonora, ya que proporciona información numérica en dB sobre la sonoridad de un punto determinado.