EL SONIDO: acústica

ACÚSTICA.

A través del sentido del oído percibimos el conjunto de notas ligadas entre sí que componen las melodias. También distinguimos el sonido que producen los distintos intrumentos, que, aunque toquen las mismas notas, tienen cada uno de ellos su peculiar y particular sonido, que nos permite distinguir un violín de una trompreta o una flauta.

No siempre los sonidos son agradables al oído, pues las explosiones, el ruído del tráfico, atropellan sus ondas en el oído de manera caótica. De todas estas cosas tratamos en este tema que con el título Acústica nos aclarará los conceptos fundamentales del sonido.

• Conceptos Generales.

La Acústica es la aprte de la Física que trata de sonido. Los fenómenos que impresionan el sentido del oído pueden ser:

Musicales       < - -  Cuando su percepción es armónica. 

Si su percepción es desagradable al oído, como puede ocurrir con el tráfico rodado.  - - >        Ruido

Las vibraciones de los cuerpos sonoros son percibidas por medio de ondas tránsmitidas por el aire u otro cuerpo cualquiera, tanto sólido como líquido o gaseoso.

Si colocamos en el interior de una campana de una maquina neumática un reloj despertador apoyado sobre un paño, no oiremos el repiqueteo del timbre cuando hagamos el vacío en el interior de la campan. Este experimento nos permite afirmar que : El sonido no se transmite en el vacío.

• Velocidad de Propagación del Sonido.

El sonido se propaga en todas las direcciones por medio de ondas sonoras. En el aire y demas gases, la velocidad de propagación es de 340 metros por segundo, variando con la temperatura, humedad y otras condiciones atmosféricas. La velocidad de propagación en los líquidos es de 1,430 metros por segundo, aproximadamente cuatro veces más que en el aire.

El sonido a través de los sólidos se propaga mucho mejor, variando según el sólido de que se trate, así en el cobre es de 3,500 metros por segundo, y en el hierro la velocidad de propagación es de 5,200 metros por segundo.

Una fotma muy sencilla de medir la velocidad del sonido en el aire es la siguiente:

Imaginate que para ver unos fuegos artificiales nos situamos a una distancia en la línea recta de 1,020 metros. Entonces mediante un cronómetro medimos el tiempo que transcurre entre el destello luminoso del cohete y el ruido de la explosión; la lectura del cronómetro nos da 3 segundos. Si divimos el espacio por el tiempo, tendremos:

Vs = 1,020 = 340 m/s

           3 

Existe pues una relación constante entre las distancias recorridas por las ondas sonoras y los tiempos que tardan en recorrerlas y esto se expresa diciendo:

d = 340   de donde  d = 340 t          Siendo d = distancia en metros y t, tiempo del recorrido en segundos

t

Así, por ejemplo, si cronometramos en un día de tormenta el tiempo transcurrido entre el resplandor de un relámpago y el ruido del trueno, bastará multiplicar la constante por dicho tiempo, para calcular la distancia a que se hallara la tormenta.

Si son 4 segundos transcurridos, la distancia a la que está la tormenta es de d = 340 . 4 = 1,360 m.

• Cualidades del Sonido: Tono, Intensidad, Timbre.

El Tono es la frecuencia del sonido, esto es, el número de vibraciones por segundo.

El Tono se mide en hertzios (su símbolo es Hz). Un hertzios corresponde a una vibración, o ciclo, por segundo por lo que también se suele utilizar la unidad de ciclos/segundo. El Tono está relacionado con lña longitud de onda que forma el sonido:

λ = Vs . T = Vs  --> v = Vs 
                   v                 λ

λ = longitud de onda en m (o en cm).

Vs = velocidad del sonido en el medio expresando en m/s o en cm/s.

T = período en segundos.
v = frecuencia del tono en hertzios.

En un piano se toca una tecla que está situada a la derecha y se dice que da una nota aguda(muchas vibraciones por segundo). Si se toca en el lado izquierdo, la nota es grave (pocas vibraciones por segundo).

Como nota curiosa te dire que el oìdo humano normal tiene capacidad para oir sonidos comprendidos entre 20 y 20,000 hertz de frecuencia.

La Intensidad del sonido es una propiedad por la que diferencia un sonido fuerte de uno débil, y su valor se define como la energía media que atraviesa la unidad de superficie perpendicualmente por unidad de tiempo.

Podemos decir entonces que :   I =  W   = Pm
                                                   S . t       S
En donde:
I = Es la intensidad buscada, se mide en ergios/s cm² en el sistema C.G.S., o bien vatios/m² en el S.I.

W = Es la energía que lleva el sonido, viene medido en ergios (C.G.S) y en julios (S.I).

S = Es la superficie que atraviesa en cm² o en m².
t = Tiempo que tarda en atravesar la superficie en segundos.

Pm = Conocida como la potencia mecánica, es W y se mide en ergios/s o en vatio (julio/s)

                                                                      t

Según esto también podemos definir la Intensidad Sonora, como la potencia mecánica por unidad de superficie atravesada.

Indudablemente percibimos con más intensidad la voz del cantante a través de la amplificación producida por el micrófono.

El Timbre es la cualidad que permite distinguir un mismo sonido producido por medios distintos. Así por ejemplo, si escuchamos una nota, producida por distintos intrumentos (violín, bajo, trompeta, obóe, flauta o trombón), aunque percibamos un mismo sonido fundamental, se aprecia algo de matiza y diferencia cada intrumento y que es lo que caracteriza el timbre. También podemos apreciar que cada persona tiene distinto Timbrede voz (bajos, tenores, tiples, etc.).