Sonido

SONIDO:

Son ondas longitudinales que se producen como consecuencia de una compresión del medio a lo largo de la dirección de propagación.

El sonido, se propaga únicamente en medios materiales  que hagan de soporte de la perturbación, por tanto, no se propaga en el vacío. 

Para que haya sonido deben de existir varios elementos:

• Un foco emisor que produzca las vibraciones.
• Un medio material elástico que las propaga.
• Un detector, que en el caso de los seres humanos y el resto de los animales es el oído

CARACTERISTICAS DEL SONIDO:

Los sonidos se diferencian unos de otros por sus cualidades fundamentales:

• Intensidad sonora: se define como la energía transmitida por la onda sonora que atraviesa la unidad de superficie en cada unidad de tiempo. En el S.I se mide en J/m²s  o W/m². Cuanto mayor sea la amplitud de la onda, A,  mayor será su intensidad. Por lo tanto el sonido se oirá más fuerte. La sonoridad es la cualidad que permite distinguir entre sonidos fuertes y débiles.

• Tono: el Tono, o lo que es lo mismo la Frecuencia con la que vibran las partículas del medio. Dicha frecuencia determina que un sonido sea Agudo o Grave según su valor.
  La velocidad del sonido es constante para cualquier frecuencia, por lo tanto, la longitud de onda, λ de los sonidos agudos es menor que la de los graves, ya que: v= λ∙f, El oído humano no es sensible a los sonidos inferiores a 20 Hz (infrasonidos) ni a los sonidos superiores a 20.000 Hz (ultrasonidos). 

• Timbre: El timbre es la cualidad del sonido que permite distinguir la misma nota musical (frecuencia) producida por dos instrumentos musicales distintos, por los armónicos que acompañan al tono fundamental. Los armónicos son como rizos de la onda fundamental y su frecuencia es múltiplo entera de ella. 

• Resonancia: La resonancia acústica, consiste en la vibración de un objeto inducido por otro próximo a él. Por ejemplo, el cristal de las ventanillas de un coche vibra cuando pasa un camión. La razón es que algún sonido del ruido que emite el camión al pasar oscila con la misma frecuencia que el cristal es capaz de hacerlo.

¿Cómo se puede romper una copa con la voz?
El sonido de la voz "golpea" la copa y la hace vibrar en resonancia. Si mantenemos el sonido de la voz en el tiempo, la copa recibe cada vez más "golpes", es decir recibe una onda con la misma frecuencia con la que está oscilando, pero la amplitud de oscilación aumenta en cada empujón y llega a romper la copa.
La resonancia se produce también si una frecuencia es múltiplo de la otra.

• Reflexión: Una onda se refleja (rebota) cuando topa con un obstáculo que no puede traspasar ni rodear.
  No todas las ondas sonoras tienen  el mismo comportamiento. Las bajas frecuencias tienen una longitud de onda  muy grande, por lo que son capaces de rodear la mayoría de obstáculos (difracción), sin embargo, las altas frecuencias no rodean los obstáculos, se reflejan (reflexión). En la reflexión, el ángulo de la onda reflejada es igual al ángulo de la onda incidente, de modo que si una onda sonora incide perpendicularmente sobre la superficie reflectante, vuelve sobre sí misma
  En acústica esta propiedad de las ondas es  aprovechada para aislar y  dirigir el sonido de un auditorio mediante  altavoces o placas reflectoras. 

• Eco: Como todo movimiento ondulatorio, el sonido se refleja y vuelve al mismo medio elástico después de chocar contra superficies reflectoras. Si el sonido es intenso y la superficie reflectora está lo suficientemente alejada un mismo observador puede percibir, por separado, el sonido emisor y el reflejado. A este fenómeno se le llama eco.
  Para oír el eco es necesario que ambos sonidos estén separados en el tiempo por 0,1 s (límite del oído humano para poder oír dos sonidos sucesivos). En este tiempo el sonido recorre 34 m, diferencia mínima que debería de haber entre el camino directo y el camino reflejado para poder oír el eco. De tal forma que: r₁ + r₂ – d  ≥  34 m   

• Reverberación: La reverberación es un fenómeno derivado de la reflexión del sonido.
  Se produce en lugares cerrados amplios y vacíos. Consistente en una ligera prolongación del sonido una vez que se ha extinguido el original, debido a las ondas reflejadas. Estas ondas reflejadas sufrirán un retardo no superior a 0,1 s. Cuando el retardo es mayor ya no hablamos de reverberación, sino de eco.
  En salas de conciertos, teatros y cines se emplean materiales absorbentes para evitar la reverberación. Sin embargo, una ausencia de reverberación resta sonoridad y calidad a la música. De ahí que las salas se diseñen de forma adecuada para conseguir la mejor audición.

• Refracción: La refracción es el fenómeno por el cual las ondas sonoras cambian de velocidad y dirección cuando pasan de un medio a otro diferente.
  La refracción también puede producirse dentro de un mismo medio, cuando las características de éste no son homogéneas, cuando de un punto a otro aumenta o disminuye la temperatura.
  Por ejemplo, por la noche, el aire cercano a la superficie terrestre está más frío que el que está a mayor altura. Un sonido producido en la superficie se refracta hacia las capas superiores donde su velocidad es mayor. Otra refracción devuelve el sonido al suelo permitiendo que sea oído a grandes distancias.

VELOCIDAD DE PROPAGACION:

El sonido, a diferencia de otras "perturbaciones" que se propagan en medios materiales, lo hace tridimensionalmente, es decir la "perturbación" llega a cualquier punto del espacio.

Por ser una onda mecánica, la rapidez de su propagación depende del medio de propagación elástico. La velocidad de propagación de la perturbación, dependerá de la proximidad de las partículas del medio y de sus fuerzas de cohesión. Así, la velocidad de propagación será mucho mayor en los sólidos  que en los líquidos, y sobre todo, que en los gases.

A la presión normal de 1 atm y 20ºC, en un ambiente seco, la velocidad del sonido es de 5600 m/s en el acero, 1460 m/s en el agua y 340 m/s en el aire.  

EFECTO DOPPLER:
Un tren  circula por un tramo de vía  recta paralelo a una carretera a 90 Km/h hace sonar su silbato con una frecuencia de 500 Hz. En sentido contrario, acercándose al tren, circula un automóvil a 72 Km/h. ¿Con qué frecuencia oirá el conductor del coche el silbato del tren?

Este efecto fue estudiado por Cristian Doppler, consiste en la variación del tono de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un objeto en movimiento.

CONTAMINACION ACUSTICA:

Se llama contaminación acústica al exceso de sonido que altera las condiciones normales del medio ambiente en una determinada zona.
Si bien el ruido no se acumula, traslada o mantiene en el tiempo como las otras contaminaciones, también puede causar grandes daños en la calidad de vida de las personas si no se controla adecuadamente.

El término contaminación acústica hace referencia al ruido excesivo y molesto, provocado por las actividades humanas (tráfico, industrias, locales de ocio, etc.), que produce efectos negativos sobre la salud auditiva, física y mental de las personas.
Un sonido molesto que puede producir efectos nocivos fisiológicos y psicológicos para una persona o grupo de personas.

ALGUNAS APLICACIONES DE LAS ONDAS SONORAS:

Las ondas sonoras tienen muchas y variadas aplicaciones en la actualidad.
Música: producción de sonido en instrumentos musicales y sistemas de afinación de la escala.Electroacústica: tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación (micrófonos y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrado comprensión, etc.) amplificación, grabación, producción (altavoces) etc.
Acústica fisiológica: estudia el funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a la corteza cerebral.
Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones.
Arquitectura: tiene que ver tanto con diseño de las propiedades acústicas de un local a efectos de fidelidad de la escucha, como de las formas efectivas de aislar del ruido los locales habitados.

 

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/4quincena11/4q11_index.htm