Acustica Naturaleza Del Sonido

es la parte de la física, que tiene como como objeto objeto el estud estudio io del sonid sonido, o, sus causa causas, s, leyes, propiedades y aplicaciones.

Fonología:

1. Natura Naturalez leza a del Sonido Sonido Se dice que las ondas sonoras son ondas de presión, lo cual significa que cuando en cierto siti sitio o del del es espa paci cio o se prod produc uce e soni sonido do,, hay hay un aumento y una posterior disminución de la presión que se propaga a las demás regiones del medio. Cuando la presión es mayor a la presión atmosférica se denomina comprensión y si es menor se llama enrarecimiento. Las ondas de sonido son longitudinales. 2. Rapi Rapide dez z del del Soni Sonido do El soni sonido do,, en el aire aire tien tiene e una una velo veloci cida dad d de propa propagac gació ión n carac caracte terís rísti tica ca signi signifi ficat cativ ivame ament nte e menor a la velocidad de la luz. La rapi rapide dezz de prop propag agac ació ión n del del soni sonido do en los los difere diferent ntes es medio medioss materi material ales, es, depend depende e de los los siguientes factores: del med medio mat materia erial: l: A. Compresibilidad cuanto cuanto menos menos compresi compresible ble (capaci (capacidad dad para perm permit itir ir defo deform rmac ació ión n o dism dismin inuc ució ión n del del volu volum men) en) se sea a un mater ateriial, al, ma mayo yorr es la velo veloci cida dad d de prop propag agac ació ión n de las las onda ondass sonaras a través de él. B. Densidad del medio: es mayor la velocidad en los materiales menos densos. C. La temperatura de un gas: un aumento de la temperatura incrementa la rapidez de las moléc molécul ulas as del me medio dio,, lo cual cual ocasi ocasion ona a un aumento de la rapidez de propagación de la perturbación. D. La masa molecular de un gas: presenta una relación inversa, cuanto mayor sea sea la masa masa molecular menor es la velocidad de propagación. Se ha comprobado que la velocidad del sonido en el aire aire para para temp temper erat atur uras as entr entre e 0° y 35° 35° C, aumenta aumenta aproxi aproximad madame amente nte en 0,6 0,6 m/seg, m/seg, por cada grad rado centígrado que aumente la temperatura, mediante la siguiente relación: v = (331 m + 0,6 m seg .°C −1 .T )  seg  donde T, representa la temperatura dada.

El oído humano sólo puede percibir sonidos de frecuencias entre 20 Hz y 20.000 Hz. Las ondas longitudinales con frecuencias mayores a 20.000Hz se conocen como ultrasonidos y las ondas con frecuencias menores a 20 Hz se conocen como infrasonidos. Anim Animal ales es como como el perr perro o y el murc murciiélag élago o perci perciben ben ondas ondas hasta hasta 50.00 50.000 0 y 100.0 100.000 00 Hz respectivamente. Los músicos identifican los tonos de las notas musicales por su frecuencia característica. Así, por ejemplo, en una de las escalas musicales más utilizadas, la frecuencia de la nota do es 256 256 Hz, Hz, mien mientr tras as que que la de la nota nota la es 440Hz. 3.2. Intensidad:

se relaciona con la intensidad de energía que transportan las ondas sonoras. Por lo tanto esta característica permite diferenciar sonidos fuertes de sonidos débiles. Se defi define ne la inte intens nsid idad ad com como la ener energí gía a transmitida por unidad de área en la unidad de tiempo. Por lo que la intensidad es la potencia transmitida por unidad de área.  P   I  = , tiene como unidades el W / m2  A Al alejarnos de una fuente que emite sonido con determinada potencia se percibe que la inten intensid sidad ad dismi disminu nuye, ye, ya que que el medio medio de propagación absorbe parte de la energía y a la distri distribu buci ción ón de la poten potenci cia a en el áre área a que que abarca.  I  =

 p

donde r es la distancia entre la 4π .r 2 fuente y el que percibe la onda sonora. El oído humano puede detectar sonidos con una intensidad comprendida entre 10- 12 y 1 W/m2.

Nivel Nivel de intensi intensidad dad:: es usual expresar la

medida de lo intenso o de lo débil que resulta un soni sonido do con con una una esca escala la loga logarí rítm tmic ica a por por medi me dio o de la cual cual a cada cada inten intensi sida dad d I le corresponde corresponde un nivel de intensidad intensidad β, que se define como:  I  β  = 10.dB. log  I 0 donde I0 es la mínima intensidad audible por el

 Tabla de la velocidad velocidad del sonido en diferentes medios Medio Velocida d m/s Aire (0°)331Aire (15°)340Aire (100°)366Helio (0°)972Hidrogeno (0°)1290Oxigeno (0°)317Agua (25°)1490Aluminio5100Cobre3560Hierro5130Plomo1320Granito6000 oído humano, es decir 10- 12 W/m2. El nivel de intensidad se expresa en decibeles.

 Tabla de intensidades intensidades y niveles niveles de de intensidad intensidad

Sonido

Intensi dad 102 1 10- 2

Nivel  de I 140 120 100

de

10- 4

80

Conv Conver ersa saci ción ón en voz alta

10-6

60

Biblioteca tranquila Susurro Umbral

10- 8

40

10- 10 10 - 12

20 0

Motor a reacción Umbral de dolor  Automóvil sin silenciado r 

Fabrica maquinas

3. Caract Caracterí erísti sticas cas del del Sonid Sonido o 3.1. Tono:

también conocido como altura, es la característica que permite diferenciar entre los sonidos agudos (altos), (altos), frecuenc frecuencias ias altas altas y los sonidos graves (bajos), frecuencias bajas.

de

audición 3.3. Timbre:

es la propiedad del sonido que permite distinguir la fuente que lo emite ( acento ).

EFECTO DOPPLER La frecuencia del sonido percibido es diferente a la del sonido emitido debido al movimiento de la fuente con respecto al observador. Este fenómeno fue estudiado por el físico austriaco Cristian Doppler, hacia el año de 1842. al analizar a) cuando el observador se aleja o acerca a la fuente de emisión. b) Cuando la fuente emisora se acerca o aleja del observador. c) Cuando simultáneamente, fuente y observador se acercan o alejan. Este fenómeno se resume en la siguiente expresión  f  o

 v ± vo     =  f  e     v ± v  f    

donde v es la velocidad de la

onda en el medio, vo velocidad del observador y vf  velocidad de la fuente.

ECO (reflexión de la onda) Siendo el sonido un movimiento ondulatorio de carácter longitudinal, es natural que se refleje como ocurre a toda clase de onda cuando en el camino de su propagación encuentra un obstáculo de dimensiones apropiadas, tal como paredes, montañas, nubes y por la propia superficie de la  Tierra. El ejemplo más conocido y común de la reflexión del sonido, lo constituye el eco, que no es sino la repetición de un sonido, por la reflexión de sus ondas con algún obstáculo apropiado. Cuando una persona al hablar emite un tren de ondas sonoras, éstas primero llegan al oído y sólo más tarde percibirá la persona el sonido producido por las ondas reflejadas. Para que el sonido producido por la reflexión de las ondas pueda ser oído, es indispensable que la sensación del sonido directo haya terminado. Aceptando como cifra media para la velocidad del sonido el valor de 340 m/seg. y teniendo en cuenta que toda sensación persiste en nuestro oído alrededor de una décima de segundo, es evidente que para que haya eco perceptible, la superficie reflectora del sonido ha de estar colocada, cuando menos a la distancia de 17 metros. El eco puede ser monosilábico, bisilábico o polisilábico. Ejemplo al pronunciar la palabra FÍSICA se obtiene: Monosilábico .................... CA Bisilábico.........................SICA Polisilábico................. FISICA Refracción del Sonido En los medios homogéneos y en reposo, el sonido se propaga con la misma velocidad en todas las

direcciones, pero si estas condiciones no se cumplen, la propagación del sonido no resulta uniforme y en tal virtud las direcciones de los frentes de onda cambian constantemente, ocasionando curvaturas de la onda, lo que da origen a la difracción de las ondas sonoras. Durante la noche, las capas de aire cercanas a la superficie del agua son mas frías que las que se encuentran ocupando las capas más altas y por esta razón y teniendo en cuenta que la velocidad del sonido en el aire caliente es mayor que en el aire frió las ondas se desvían hacia abajo. Por el contrario durante el día el efecto es opuesto.

RECEPCIÓN DEL SONIDO Y AUDIBILIDAD El estudio del sonido está estrechamente relacionado con el sentido del oído, pues a través del oído se inicia la sensación acústica que procesa nuestro cerebro. El oído está dividido entres regiones:

Oído externo: consta del pabellón de la oreja y de un conducto auditivo de 2,5 cm de longitud que guía las ondas sonoras hacia la membrana llamada tímpano. El tímpano que tiene un área aproximada de 60 mm2 y un espesor de décimas de mm vibra con los cambios de presión producidos por las ondas captadas. Oído medio: sigue al tímpano y contiene los huesecillos auditivos (martillo, yunque y estribo) se consideran como el puente mecánico entre el tímpano y el caracol. El oído medio está conectado a la trompa de Eustaquio, la cual se conecta con la faringe. La función de la trompa de Eustaquio es nivelar la presión entre el aire del ambiente y la presión del oído medio. Por su parte los huesecillos disminuyen la amplitud de la señal percibida pero aumentan la presión transmitida al caracol. Oído interno: conformado por el caracol (tubo enrollado de 5mm de longitud) el cual tiene varios canales y una la membrana basilar. El órgano de Corti se encuentra fijo a esta membrana y convierte las vibraciones en impulsos eléctricos nerviosos, los cuales son enviados al nervio auditivo.