Las ondas sonoras
Ondas sonoras (Sonido)
Una onda sonora
es una variación local de la densidad o presión de un medio continuo, que se
transmite de unas partes a otras del medio en forma de onda longitudinal
periódica o cuasi periódica.
Propagación de
ondas sonoras: Las variaciones de presión, humedad o
temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo
forman. Cada molécula transmite la vibración a la de su vecina, provocando un
movimiento en cadena. Esos movimientos coordinados de millones de moléculas
producen las denominadas ondas sonoras, que producen en el oído humano una
sensación descrita como sonido.
Modo de propagación: las ondas
sonoras son ondas mecánicas elásticas longitudinales; eso significa que:
Para propagarse
precisan de un medio (aire, agua o un cuerpo sólido) que transmita la
perturbación (viaja más rápido en los sólidos, luego en los líquidos, aún más
lento en el aire, y en el vacío no se propagan). 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 o 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 (en los sólidos también pueden propagarse ondas elásticas transversales).
Velocidad del sonido
La velocidad de
propagación de las onda sonoras (velocidad del sonido) depende de las
características del medio en el que se transmite dicha propagación; presión,
temperatura, humedad, entre otros y no de las características de la onda o de
la fuerza que la genera. En general, la velocidad del sonido es mayor en los
sólidos que en los líquidos y en los líquidos mayor que en los gases:
La velocidad del
sonido en el aire (a una temperatura de 20º) es de 340 m/s.
En el agua es de
1.600 m/s.
En la madera es
de 3.900 m/s.
En el acero es
de 6.000 m/s.
Timbre
El timbre es una
de las cualidades esenciales del sonido articulado, junto con el tono, la
duración y la intensidad. Se trata del matiz característico de un sonido, que puede
ser agudo o grave según la altura de la nota que corresponde a su resonador
predominante.
En el movimiento
vibratorio generador del sonido intervienen, simultáneamente, de una parte, un
movimiento vibratorio principal, y de otra, uno o más movimientos vibratorios
secundarios. En el lenguaje, el tono fundamental de cada sonido es el que
producen las vibraciones de las cuerdas vocales y los tonos secundarios
resultan de las resonancias que aquel produce en las cavidades formadas en el
canal vocal de acuerdo con la posición de los órganos articuladores. A cada
cavidad o resonador, según su forma y volumen, le corresponde una nota de una
altura determinada. En este conjunto sonoro de tono fundamental y tonos
secundarios, el resonador predominante es el que determina el timbre o matiz
característico de cada sonido.
Se habla de
Timbre en función de aquella cualidad que nos permite diferenciar un sonido de
otro, sea este musical o no. Algunas definiciones se refieren al timbre como
una cualidad o parámetro mas del sonido, equiparable a la frecuencia(tono),
amplitud(intensidad) y duración. Pero en realidad no se trata de un parámetro
en si mismo sino de la combinación de varios, entre los que podemos mencionar
como determinantes
Tono del sonido
El tono es la propiedad
de los sonidos que los caracteriza como más agudos o más graves, en función de
su frecuencia.
Cuando a un
sonido se le aplica el análisis de Fourier, se obtiene una serie de componentes
llamados parciales armónicos (o armónicos, a secas), de los cuales el primero o
fundamental y los que tienen un número de orden que es una potencia de 2 (2, 4,
8...) tienen alguna similar sensación de tono que el primero por sí solo (ya
que al estar a distancia de octava, el oído humano suele percibirlas como "las
mismas notas pero más agudas"). El resto de parciales armónicos se
perciben como otros sonidos distintos del fundamental, lo que enriquece el
sonido. De esta forma, los sonidos cuyos armónicos potencias de 2 son algo más
sonoros que el resto, son percibidos como sonidos con un timbre más nasal,
hueco o brillante, mientras que los sonidos donde son algo más sonoros otros
parciales armónicos, son percibidos como sonidos con un timbre más lleno o
completo, redondo u oscuro. Todos los parciales armónicos, en su conjunto
determinan el timbre musical.
La forma en que
es percibido el tono es lo que se conoce como altura del sonido, que determina
cómo de bajo o alto es ese sonido, aunque es normal que se utilice tono como
sinónimo de altura.
Intensidad del sonido
La intensidad de
sonido se define como la potencia acústica transferida por una onda acústica
por unidad de área normal a la dirección de propagación.
La unidad
derivada utilizada por el Sistema Internacional de Unidades es el vatio por
metro cuadrado (W/m²).
El oído humano
tiene la capacidad de escuchar sonidos a partir de una intensidad de 10-12
W/m². Esta intensidad se conoce como umbral de audición. Cuando la intensidad
supera 1 W/m², la sensación se vuelve dolorosa.
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