1.- Principios físicos del sonido.
1.1.- Naturaleza y generación del sonido.
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F - ¿Qué es el sonido?
A - ¿El sonido? Lo que suena
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El sonido se define como una vibración mecánica que se propaga a través de un medio elástico y denso (como el aire) y que es capaz de producir una sensación auditiva.
Debido al rozamiento entre las moléculas, esta onda no viaja indefinidamente, sino que se atenúa con determinada distancia. Su velocidad en el aire (20°C) es de 340 m/s.
Para que exista el sonido, son necesario 4 elementos:
- Emisor (Fuente): Un cuerpo capaz de vibrar.
- Canal (Medio): El sonido se propaga por un medio como el aire.
- Mensaje: Es la información que queremos transmitir.
- Receptor: Es quien recibe la información.
1.2.- Parámetros fundamentales de la onda sonora.
Se utilizan para medir y describir la onda:
- Amplitud: Es la máxima variación o altura de la onda desde su punto de equilibrio hasta su cima.
- Frecuencia: Se refiere a la cantidad de veces que un ciclo completo se repite en un segundo.
Un ciclo completo de esta onda abarca desde un punto inicial, pasa por un pico positivo, luego por cero, llega a un pico negativo, hasta el mismo punto inicial en la siguiente repetición.
La frecuencia se mide en Hz, 1 Hertz significa que la onda completa un ciclo por segundo.
· f es la frecuencia (medida en Hertz, Hz o ciclos por segundo).
- Periodo: Es el tiempo que tarda una onda en realizar un ciclo completo, medido en segundos.
1.3.- Velocidad de propagación.
Las ondas sonoras se propagan a través de un medio elástico a una velocidad característica de ese medio.
La velocidad del sonido varía en función del medio y de los cambios de temperatura y humedad. Así, en materiales rígidos como el acero esta velocidad es de 5.140 m/seg, mientras que en el agua es de aproximadamente 1.500 m/seg.
En el aire a una temperatura de 20º esta velocidad es de poco más de 340 m/seg. (1.225 km/h), que es lo que se conoce coloquialmente como velocidad del sonido.
1.4.- El espectro audible.
Espectro Audible: Es la gama de frecuencias que puede percibir el oído humano. Su rango esta comprendido entre los 20 Hz - 20.000 Hz. La voz humana se encuentra normalmente en el rango de frecuencias de 80 Hz y 1.100 Hz.
Más allá del rango audible, se encuentran:
- Infrasonidos: Frecuencias inferiores a 20 Hz.
- Ultrasonidos: Frecuencias superiores a 20.000 Hz.
- Umbral de Audición (0 dB): Valor mínimo perceptible por el humano.
- Umbral de Dolor (130 dB): Valor a partir del cual se produce una sensación dolorosa y molesta. Los sonidos por encima de 130 dB pueden dañar el oído y causar sordera.
1.5.- Cualidades perceptivas del sonido.
Las cualidades físicas se relacionan directamente con la forma en que el ser humano percibe el sonido:
- Intensidad (Volumen): Permite distinguir si un sonido es fuerte (alto) o débil (bajo), esta depende de la amplitud de la onda.
- Altura o Tono: Determina si un sonido es agudo (tono alto) o grave (tono bajo), esta cualidad esta relacionada con la frecuencia de la onda.
- Duración: Indica el tiempo que el sonido se mantiene, permitiendo diferenciar sonidos largos de sonidos cortos.
- Timbre: Es lo que permite diferenciar dos sonidos de la misma intensidad y altura, como una voz de otra.
1.6.- Fenómenos ondulatorios e interacciones.
- Reflexión: Ocurre cuando las ondas sonoras impactan contra un objeto grande (mayor que la longitud de onda) y rebotan, produciendo el eco.
- Difracción: Ocurre cuando la onda se encuentra con un objeto pequeño (menor que la longitud de onda), logrando rodearlo o envolverlo, perdiendo intensidad.
- Refracción: Cambio de dirección de la onda debido a una variación de la velocidad, lo que sucede cuando hay un cambio de temperatura en el medio gaseoso.
- Fase: Se refiere a la relación de tiempo entre dos o más ondas.
- Interferencias:
· Interferencia Constructiva: Ocurre cuando las ondas están en fase (picos y valles coinciden), reforzándose y aumentando su amplitud.
· Interferencia Destructiva: Ocurre cuando las ondas están en oposición de fase (180º de diferencia), debilitándose o cancelándose mutuamente.
1.6.5.- La ley del cuadrado inverso.
El oído se divide en tres partes, que transforman la variación de presión en señal nerviosa:
La primera parte es el Oído Externo, que actúa como la puerta de entrada del sonido. Este empieza el pabellón auditivo (la parte visible) y cuya misión es captar, reforzar y orientar las ondas sonoras.
Luego estas ondas son canalizadas a través del canal auditivo hasta alcanzar el tímpano, que comienza a vibrar debido a las variaciones de presión sonora.
En el Oído Medio contiene un sistema de transmisión mecánica formado por tres minúsculos huesos enlazados: el martillo, el yunque y el estribo. La función de esta cadena de huesecillos es amplificar y transmitir las vibraciones del tímpano a la ventana oval, que está en contacto con el líquido del oído interno.
Finalmente, el Oído Interno es la sección encargada de la transducción. Se trata de una cavidad de forma compleja rellena de líquido, que incluye la cóclea (o caracol) y los canales semicirculares. Las vibraciones se convierte en una señal nerviosa y se transmite al nervio acústico (o auditivo) y de allí al cerebro para ser interpretada.