El
sonido, en física,
es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas
(sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio
elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de
un cuerpo. El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras consistentes
en oscilaciones de la presión del aire, que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y
percibidas por el cerebro.
La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la
forma de fluctuaciones de presión. En los cuerpos sólidos la
propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.
La
propagación del sonido involucra transporte de energía sin
transporte de materia,
en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia
sólida, líquida o gaseosa. Como las vibraciones se
producen en la misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una
onda longitudinal. El sonido es un fenómeno vibratorio transmitido en forma de
ondas. Para que se genere un sonido es necesario que vibre alguna fuente. Las
vibraciones pueden ser transmitidas a través de diversos medios elásticos,
entre los más comunes se encuentran el aire y el agua. La fonética acústica
concentra su interés especialmente en los sonidos del habla: cómo se generan,
cómo se perciben, y cómo se pueden describir gráfica y/o cuantitativamente.
Los
animales utilizan los sonidos percibidos como fuente de información de los
sucesos circundantes. Algunos de ellos pueden emitir un conjunto limitado de
señales en la forma de gritos, cantos o llamadas, que buscan modificar el
comportamiento de sus congéneres, presas o predadores. No obstante, el ser
humano es el único animal que emite sonidos de manera combinatoria (Lenguaje o Música), ampliando
así ilimitadamente la capacidad semántica de sus mensajes. Para los humanos, el
aire es el medio transmisor por excelencia.
En
cualquier sonido podemos distinguir cuatro parámetros o elementos:
- Altura o tono: es la cualidad
que nos permite distinguir desde sonidos agudos (mucha altura, o tono alto) a
graves (poca altura, tono bajo). La altura del sonido depende de la frecuencia
de la vibración: a mayor frecuencia, mayor altura (agudos), y menor frecuencia,
menor altura (graves). El sonido se encuentra entre los 16Hz y los 18000Hz,
variando según la capacidad auditiva del oyente. Fuera de estos límites la
vibración es inaudible, y hablamos de infrasonidos y ultrasonidos.
- Intensidad: es la cualidad
que distingue la "fuerza" del sonido. La intensidad del sonido
depende de la amplitud de la vibración. Una mayor amplitud de onda nos produce
la sensación de sonido fuerte; menor amplitud nos da un sonido débil. No existe
una medida exacta de la intensidad del sonido. En su lugar se emplea una escala
logarítmica basada en la sensibilidad media del oído humano (decibelios).
- Duración: como su nombre indica,
es el tiempo que permanece la sensación auditiva. Mientras el estímulo
vibratorio pueda excitar el oído, así durará la sensación de sonido.
- Timbre: es la cualidad del
sonido que permite diferenciar la fuente origen del sonido; así podemos
distinguir voces, ruidos, instrumentos, etc. La sensación de timbre se debe a
la diversa combinación de frecuencias de cada onda sonora, a los armónicos que
forman el sonido. Si hay una única frecuencia presente, se habla de «sonido
puro». Si, en cambio, la variación de frecuencias es aleatoria, se está en
presencia de ruido.
La
física del sonido es estudiada por la acústica, que
trata tanto de la propagación de las ondas sonoras en los diferentes tipos
de mecánica de
medios continuos como la interacción de estas ondas sonoras con
los cuerpos físicos.
Ciertas
características de los fluidos y de los sólidos influyen en la onda de sonido.
Es por eso que el sonido se propaga en los sólidos y en los líquidos con mayor
rapidez que en los gases. En general cuanto mayor sea la comprensibilidad
(1/TTKTT) del medio tanto menor es la velocidad del sonido. También la densidad
es un factor importante en la velocidad de propagación, en general a mayor sea
la densidad (p),
a igualdad de todo lo demás, tanto menor es la velocidad de la propagación del
sonido.
En
los gases, la temperatura influye tanto la compresibilidad como la densidad, de
tal manera que el factor de importancia suele ser la temperatura misma. Para
que el sonido se transmita se necesita que las moléculas vibren
en torno a sus posiciones de equilibrio. En algunas zonas de las moléculas de
aire, al vibrar se juntan (zonas de compresión) y en otras zonas se alejan
(zonas de rarefacción), esta alteración de las moléculas de aire es lo que
produce el sonido.
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