El sonido

EL SONIDO El sonido o energia sonora se manifiesta en forma de variaciones de presion (vibraciones) que se propagan a traves de un medio material (gaseoso, liquido o solido). El oido humano esta compuesto por una compleja estructura donde basicamente existe una “especie” de membrana (el timpano) que cuando llegan las vibraciones comienza a moverse al ritmo de estas. Dichas vibraciones son transformadas en impulsos nerviosos que son trasmitidos a traves del sistema nervioso hasta el cerebro, que identifica esos impulsos nerviosos como sonidos con todo tipo de detalle.

El sonido se propaga en forma de ondas longitudinales de presion. Esto significa que cuando un objeto esta vibrando, en realidad, lo que esta haciendo es moverse de un lado a otro. Este movimiento hace que todo lo que esta rodeandolo tambien se empieza a mover. Evidentemente, lo que normalmente rodea a cualquier objeto es el aire. Asi, que al vibrar hace que el aire tambien vibre. Por ejemplo, al cerrar la puerta de una habitacion bruscamente, las ventanas de dicha habitacion se mueven ligeramente, debido a que al cerrar la puerta, “empujamos aire”, y este a su vez “empuja” en todas las direcciones.

La forma que tienen de transmitirse las vibraciones a traves

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del aire es algo similar a las fichas del domino colocadas una a continuacion de otra. Al empujar la primera ficha, esta golpea a la siguiente y asi sucesivamente. El sonido se transmite siempre que exista algo que contribuya a propagarlo, y el aire no es el unico medio, cualquier medio material es capaz de hacerlo como, por ejemplo, el agua. La principal diferencia entre el aire y el agua es la velocidad con la que propagan el sonido.

Dicha velocidad en el aire es de aproximadamente 330 m/s. La misma corresponde a determinadas condiciones atmosfericas de presion y temperatura, si estas condiciones varian, tambien variara la velocidad de propagacion del sonido. En el agua, la velocidad del sonido es mayor que en el aire, ya que las particulas que componen el agua estan mas “juntas” entre si y, por tanto, tardan menos en golpearse unas a otras cuando estan transmitiendo la vibracion que produce el sonido.

En los solidos, el sonido se propaga aun mas rapidamente que en los liquidos, precisamente por que las moleculas estan mas juntas que en los liquidos. Por el contrario, el sonido no se transmite en el vacio ya que al no haber aire, no hay particulas que puedan transmitir las vibraciones. Propiedades fisicas del sonido Las propiedades fisicas del sonido son de vital importancia a la hora de disenar el dispositivo para su captacion o reproduccion, como los microfonos o los parlantes. Una propiedad es que el sonido se propaga en todas direcciones.

Otra propiedad es que el sonido no llega indefinidamente a cualquier distancia sino que se atenua poco a poco hasta desaparecer; ello es debido a que, como en todo movimiento, existe una resistencia entre las particulas, a traves de las cuales se propaga. Esto provoca que cuanto mayor sea la distancia a la que se transmite la vibracion, mas resistencia habra, originandose una reduccion del sonido. Esta atenuacion es mayor en el aire que en el agua y, a su vez, es mayor en el agua que en un solido.

Por ejemplo, si golpeamos con un martillo una via del tren, si alguien, situado a “varios” kilometros, apoya el oido sobre esta, el ruido producido por el martillo se oiria gracias a que se ha transmitido por el riel. Sin embargo, si aparta el oido de la via no oira nada, ya que, a traves del aire, ese ruido se habra “apagado” a pocas decenas de metros. El sonido tiene tres cualidades fisicas que son: la intensidad, el tono y el timbre. Intensidad es la sensacion por la que el oido distingue un sonido mas fuerte de uno mas debil. Tambien se le denomina amplitud.

La podemos definir como la cantidad de energia transmitida por el sonido. Diremos que un sonido que trasmita mucha energia, tiene mucha intensidad. El oido humano puede diferenciar “aproximadamente” la intensidad del sonido mediante lo que conocemos por “volumen”, cuanto mayor “volumen” tenga el sonido mayor intensidad tendra. Tono es la sensacion por la que el oido distingue sonidos graves de sonidos agudos, aunque tengan la misma intensidad. El tono equivale a la frecuencia del sonido, o sea el numero de variaciones por segundo de la onda sonora.

La frecuencia de un sonido, como la de cualquier fenomeno fisico, es el numero de veces que se repite por segundo. Por ejemplo, si golpeamos un tambor, este comenzara a vibrar. Cuanto mas rapidamente vibre, mayor sera la frecuencia del sonido que produzca. La forma de hacer que la membrana del tambor vibrase mas o menos rapidamente seria tensandola o destensandola, es decir, si tensamos la membrana, al golpearla, comenzaria a vibrar con mayor frecuencia que si la destensamos. Los sonidos que tienen mayor frecuencia se denominan agudos, por el contrario, los de menor frecuencia se los llama graves.

Timbre es la sensacion de la riqueza armonica del sonido. Es el atributo que hace que el oido distinga dos sonidos de la misma intensidad y tono, aunque sean producidos por instrumentos distintos. Por ejemplo, una nota musical generada por un piano y la misma generada por una guitarra, tendran sonidos con la misma frecuencia, pero el oido humano puede distinguirlos debido a que su timbre no es igual. El timbre es lo que permite distinguir la voz de diferentes personas. En la figura esta representada una onda sinusoidal de un sonido en un determinado tiempo.

La distancia entre O y A representa la amplitud (intensidad) del sonido, mientras que el numero de ciclos/segundo seria su frecuencia o tono, que en este caso seria de 400 c/s. Frecuencias audibles por el hombre El oido humano capta desde sonidos muy graves (frecuencias de 20 ciclos/segundo) hasta muy agudos (frecuencias de 20. 000 ciclos/segundo). Un ciclo/seg. corresponde a un hertzio (Hz). Los sonidos cuyas frecuencias estan por debajo de los 20 hz. se llaman infrasonidos y los que tienen sus frecuencias por encima de los 20. 00 hz. se conocen como ultrasonidos. La forma en que se mide la intensidad del sonido es mediante lo que se conoce como sensacion sonora, que se puede definir como el efecto “de volumen” que se produce en el oido humano. Este efecto tiene caracteristicas particulares, ya que consiste en una escala logaritmica en lugar de lineal. El que la escala sea logaritmica quiere decir que para producir el doble de intensidad de sonido producido por una persona gritando, serian necesarias 10 personas gritando a la vez, en lugar de dos personas.

De la misma forma para producir el triple de intensidad que las demas personas gritando serian necesarias 100 personas. Unidad de medida del sonido La unidad que se usa para comparar la intensidad de dos sonidos es el “bel”. Normalmente se usa un multiplo denominado decibelio (db). El oido humano puede captar desde casi 0 db hasta aproximadamente 100 db. A partir de los 120 db el oido empieza a sentir una sensacion dolorosa. Para ejemplificar, se puede decir que un susurro son unos 20 db.

El trafico intenso puede medir 70 db y un avion situado a unos 100 metros de distancia unos 120 db. El bel no es una unidad absoluta sino que surge de comparacion con un patron que corresponde a la intensidad umbral del sonido a una frecuencia de 1. 000 Hz. El eco y la reverberacion Cuando las ondas sonoras chocan con un material de distinta densidad que el medio por el que se produce la propagacion, sufren una reflexion. Es decir, no atraviesan el obstaculo sino que rebotan, perdiendo parte de su energia.

Cuando la onda choca con un solido, por ejemplo una montana, la energia de la onda reflejada es casi igual a la de la primera (onda incidente), debido a que la montana absorbe poca energia sonora y la perdida es muy baja. Cuando el oido capta la onda incidente y la reflejada con un espacio de tiempo entre ambas suficiente para distinguirlas se produce el eco. La reverberacion se produce cuando existen sucesivas reflexiones del sonido en distintas superficies. Por ejemplo, es el caso de un local, en donde el sonido se refleja en el suelo, en el techo, paredes, etc.

Si los materiales son buenos reflectores del sonido, este puede estar reflejandose durante un largo tiempo mezclandose asi unos sonidos con otros y dando lugar a una acustica muy mala. Esto se suele corregir colocando materiales que absorban mucho el sonido produciendo una disminucion de la intensidad en cada reflexion. Se llama tiempo de reverberacion al tiempo que transcurre desde que deja de producirse la emision de un sonido hasta que la intensidad de dicho sonido se hace 1 millon de veces menor.

Este tiempo tiene que ser bastante pequeno para que la calidad del sonido sea buena, pero no debe ser tan pequeno como para que no se oiga bien lo que esta diciendo, por ejemplo, un conferenciante. Por lo tanto, dependiendo de la utilidad que le vayamos a dar a un local o a otro, asi debera ser su tiempo de reverberacion. En una sala de fiestas considerariamos un tiempo de reverberacion bueno si este se encuentra alrededor de dos segundos. Sin embargo, en una fabrica donde el sonido que se produce es un ruido molesto, cuanto menor sea el tiempo de reverberacion mejores seran las condiciones ambientales para trabajar.