ONDAS SONORAS
Es una onda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido.
Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una
variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o casi periódica.
Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica.
Cada molécula transmite la vibración a las que se encuentren en su vecindad,
provocando un movimiento en cadena. Esa
propagación del movimiento de las moléculas del medio, producen en el oído
humano una sensación descrita como sonido.
PROPAGACION DE ONDAS: El sonido está formado por ondas mecánicas elásticas longitudinales u ondas de compresión
en un medio. Eso significa que:
Para propagarse precisan de un medio material que
transmita la perturbación. Es el propio medio el que produce y propicia la
propagación de estas ondas con su compresión y expansión. Para que pueda comprimirse y expandirse es imprescindible
que éste sea un medio elástico, ya que un cuerpo totalmente rígido no permite que las vibraciones se
transmitan. Así pues, sin medio elástico no habría sonido, ya que las ondas
sonoras no se propagan en el vacío.
Además, los fluidos sólo pueden transmitir movimientos ondulatorios en
que la vibración de las partículas se da en dirección paralela a la velocidad
de propagación a lo largo de la dirección de propagación. Así los gradientes de
presión que acompañan a la propagación de una onda sonora se producen en la
misma dirección de propagación de la onda, siendo por tanto éstas un tipo de ondas longitudinales
Propagación de los medios:
Las ondas sonoras se desplazan también en tres
dimensiones y sus frentes
de onda en medios isótropos son esferas
concéntricas que salen desde el foco de la perturbación en todas las
direcciones. Por esto son ondas
esféricas. En el caso de las ondas sonoras
ordinarias, casi siempre son la superposición de ondas de diferentes
frecuencias y longitudes de onda, y forman pulsos de duración finita. Para
estas ondas sonoras la velocidad
de fase no coincide con la velocidad de grupo o velocidad de propagación del pulso. El hecho de que la velocidad de fase
sea diferente para cada frecuencia, es responsable de la distorsión
del sonido a grandes distancias.
Percepción humana de las ondas sonoras: Se considera
que el oído humano puede percibir ondas sonoras de frecuencias entre los 20 y
los 20.000 Hz, si bien también se consideran rangos entre 16 Hz (aproximadamente la nota
más grave de un órgano de iglesia: do0 = 16,25 Hz) y 16.000
Hz (o 16 kHz). Las ondas que poseen una frecuencia inferior a la audible se
denominan infra
sónicas y las superiores ultrasónicas.
Fenómenos acústicos:
Es el rebote de la onda sobre un medio no transparente
al sonido, una pared de hormigón por ejemplo, este es el fenómeno más
importante a tener en cuenta al diseñar una sala donde la calidad del sonido
sea importante.
El comportamiento de la onda es similar al de la luz y
los ángulos de incidencia y reflexión son iguales. Esto pueda dar lugar a que
recibamos en un recinto, tanto el sonido original como el reflejado, si el
tiempo transcurrido entre un sonido y otro es de 1/10 de segundo se produce el
fenómeno de la reverbacion, cuando una onda sonora tropieza con una pared,
dicha onda es desviada hacia la parte posterior del obstáculo.
CUALIDADES DEL SONIDO
Desde el punto de vista de la percepción del sonido
por el ser humano los sonidos se caracterizan por su intensidad, tono y timbre.
Intensidad: La intensidad o el volumen es la cualidad
que nos permite clasificar los sonidos en fuertes o débiles y está relacionada
directamente con la magnitud física “Intensidad de la onda” que es la
cantidad de energía que transporta la onda por unidad de superficie y unidad de
tiempo.
Tono: El tono es una cualidad del sonido
que nos permite clasificar los sonidos en altos y graves y esta relacionada
directamente con la magnitud física “frecuencia”. Los sonidos graves son los de
frecuencia baja y los sonidos altos son los de gran frecuencia.
Timbre: El timbre nos permite distinguir
dos sonidos de la misma intensidad y la misma frecuencia. Por ejemplo nos
permite distinguir el sonido de una trompeta y un violín aunque emitan la misma
nota con la misma intensidad.
En general, los sonidos no son de una
sola frecuencia, los sonidos suelen tener una onda principal que va acompañada
de otras ondas de menor amplitud llamadas armónicas cuya frecuencia es múltiplo
de la onda principal; la suma de esas ondas da lugar a una onda que tiene una
forma determinada. El timbre está relacionado con la forma de la onda.
A continuación puedes ver dos
representaciones de ondas de la misma frecuencia principal pero que se
diferencian por su forma, es decir se diferencian en los armónicos y por ello
si los escucháramos podríamos distinguir los dos sonidos, pues tienen distinto
timbre.
EFECTO DOPPLER: un ejemplo claro de esto sería la sirena de la ambulancia.
Todos hemos notado que la altura (una
de las características de un sonido) de la sirena de una ambulancia que se
aproxima se reduce bruscamente cuando la ambulancia pasa al lado nuestro para
alejarse. Esto es lo que se llama "Efecto Doppler". El fenómeno fue
descripto por primera vez por el matemático y físico austríaco Christian
Doppler (1803-1853). El cambio de altura se llama en Física
"desplazamiento de la frecuencia" de las ondas sonoras. Cuando la
ambulancia se acerca, las ondas provenientes de la sirena se comprimen, es
decir, el tamaño de las ondas disminuye, lo cual se traduce en la percepción
de una frecuencia o altura mayor. Cuando la ambulancia se aleja, las ondas se
separan en relación con el observador causando que la frecuencia observada
sea menor que la de la fuente. (El efecto se puede ver más claramente en un applet
de Walter Fendt.) Por el cambio en la altura de la
sirena, se puede saber si la misma se está alejando o acercando. Si se
pudiera medir la velocidad de cambio de la altura, se podría también estimar
la velocidad de la ambulancia.
Una fuente emisora de ondas sonoras
que se aproxima, se acerca al observador durante el período de la onda. Y,
dado la longitud a de la onda se acorta y la velocidad de propagación de la
onda permanece sin cambios, el sonido se percibe más alto. Por esta misma
razón, la altura de una fuente que se aleja, se reduce.
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