Sonido

1. Sonido
3. Conclusión
4. Bibliografía

SONIDO

Cuando se produce una perturbación periódica
en el aire, se originan
ondas sonoras
longitudinales. Por ejemplo, si se golpea un diapasón con
un martillo, las ramas vibratorias emiten ondas longitudinales.
El oído, que
actúa como receptor de estas ondas periódicas, las
interpreta como sonido.

Entonces el sonido es la vibración de un medio
elástico, bien sea gaseoso, liquido o sólido.
Cuando nos referimos al sonido audible por el oído humano,
estamos hablando de la sensación detectada por nuestro
oído, que producen las rápidas variaciones de
presión
en el aire por encima y por debajo de un valor
estático. Este valor estático nos lo da la
presión atmosférica (alrededor de 100.000 pascals)
el cual tiene unas variaciones pequeñas y de forma muy
lenta, tal y como se puede comprobar en un
barómetro.

¿Cómo son de pequeñas y de
rápidas las variaciones de presión que causan el
sonido?. Cuando las rápidas variaciones de presión
se centran entre 20 y 20.000 veces por segundo (igual a una
frecuencia de 20 Hz a 20 kHz) el sonido es potencialmente audible
aunque las variaciones de presión puedan ser a veces tan
pequeñas como la millonésima parte de un pascal. Los
sonidos muy fuertes son causados por grandes variaciones de
presión, por ejemplo una variación de 1 pascal se
oiría como un sonido muy fuerte, siempre y cuando la
mayoría de la energía de dicho sonido estuviera
contenida en las frecuencias medias (1kHz – 4 kHz) que es donde
el oído humano es mas sensitivo.

El sonido puede ser producido por diferentes fuentes, desde
una persona hablando
hasta un altavoz vibrando y puede viajar a través de
distintos medios de
propagación.

ELEMENTOS

Deben existir dos factores para que exista el sonido. Es
necesaria una fuente de vibración mecánica y
también un medio elástico a través
del cual se propague la perturbación. La fuente puede ser
un diapasón, una cuerda que vibre o una columna de aire
vibrando en un tubo de órgano. Los sonidos se producen por
una materia que
vibra.

La necesidad de la existencia de un medio elástico se
puede demostrar colocando un timbre eléctrico dentro de un
frasco conectado a una bomba de vacío. Cuando el timbre se
conecta a una batería para que suene continuamente, se
extrae aire del frasco lentamente, a medida que va saliendo el
aire del frasco, el sonido del timbre se vuelve cada vez
más débil hasta que finalmente ya no se
escucha.

Cuando se permite que el aire penetre de nuevo al frasco, el
timbre vuelve a sonar. Por lo tanto, el aire es necesario para
transmitir el sonido.

PROPAGACIÓN

Para que el sonido pueda llegar a nuestros oídos
necesita un espacio o medio de propagación, este
normalmente suele ser el aire la velocidad de
propagación del sonido en el aire es de unos 334 m/s y a
0º es de 331,6 m/s.

La velocidad de propagación es proporcional a la
raíz cuadrada de la temperatura
absoluta y es alrededor de 12 m/s mayor a 20º.

La velocidad es siempre independiente de la presión
atmosférica. Como hemos visto cuando mayor sea la
temperatura del ambiente menos
rápido llegara el sonido a nuestros oídos, es por
eso que algunas personas dicen que "en invierno se suele escuchar
mejor" es decir, a mayor temperatura menor respuesta del sonido
en el aire.

El sonido se propaga a diferentes velocidades en medios
de distinta densidad. En
general, se propaga a mayor velocidad en líquidos y
sólidos que en gases (como el
aire). La velocidad de propagación del sonido es, por
ejemplo, de unos 1.509,7 m/s en el agua y de
unos 5.930 m/s en el acero. Un cuerpo
en oscilación pone en movimiento a
las moléculas de aire (del medio) que lo rodean.
Éstas, a su vez, transmiten ese movimiento a las
moléculas vecinas y así sucesivamente.

Cada molécula de aire entra en oscilación
en torno a su punto
de reposo. Es decir, el desplazamiento que sufre cada
molécula es pequeño. Pero el movimiento se propaga
a través del medio. Entre la fuente sonora (el cuerpo en
oscilación) y el receptor (el ser humano) tenemos entonces
una transmisión de energía pero no un traslado de
materia.

No son las moléculas de aire que rodean al cuerpo
en oscilación las que hacen entrar en movimiento al
tímpano, sino las que están junto al mismo, que
fueron puestas en movimiento a medida que la onda se fue
propagando en el medio.

El (pequeño) desplazamiento (oscilatorio) que
sufren las distintas moléculas de aire genera zonas en las
que hay una mayor concentración de moléculas (mayor
densidad), zonas de condensación, y zonas en las que hay
una menor concentración de moléculas (menor
densidad), zonas de rarefacción. Esas zonas de mayor o
menor densidad generan una variación alterna en la
presión estática
del aire (la presión del aire en ausencia de sonido). Es
lo que se conoce como presión sonora.

El sonido es una onda mecánica longitudinal que se propaga a
través de un medio elástico. El sonido no se
propaga en el vacío

CUALIDADES

Las cualidades que caracterizan el sonido son la
intensidad, su altura o tono y su
timbre.

La
intensidad

La intensidad de un sonido viene determinada por la
amplitud del movimiento oscilatorio, subjetivamente, la
intensidad de un sonido corresponde a nuestra percepción
del mismo como más o menos fuerte. Cuando elevamos el
volumen de la
cadena de música o del
televisor, lo que hacemos es aumentar la intensidad del
sonido.

El tono o
altura

El tono de un sonido depende únicamente de su
frecuencia, es decir, del número de oscilaciones por
segundo. La altura de un sonido corresponde a nuestra
percepción del mismo como más grave o más
agudo. Cuando mayor sea la frecuencia, más agudo
será el sonido. Esto puede comprobarse, por ejemplo,
comparando el sonido obtenido al acercar un trozo de cartulina a
una sierra de disco: cuando mayor sea la velocidad de
rotación del disco más alto será el sonido
producido.

El timbre

El timbre es la cualidad del sonido que nos permite
distinguir entre dos sonidos de la misma intensidad y altura.
Podemos así distinguir si una nota ha sido tocada por una
trompeta o un violín. Esto se debe a que todo sonido
musical es un sonido complejo que puede ser considerado como una
superposición de sonidos simples.

NIVELES

Para medir el nivel sonoro disponemos de los
Sonómetros. Estos aparatos nos permiten conocer el Nivel
de Presión sonora o SPL (Sound Presure Level). Normalmente
suelen ser sistemas
digitales y presentan en una pantalla de cristal
líquido los valores
medidos. Estos siempre se dan como decibelios dB y en referencia
al valor antes señalado de (2E-5 Pa). Con el
sonómetro es posible además del hallar el valor
(RMS) de la presión, también ver los picos
máximos y niveles mínimos de la medida. Como se
vera en el capitulo de ponderaciones, los sonómetros
normalmente no dan la medida en dB lineales si no que dan ya con
la ponderación y son dBA/dBC etc..

UNIDADES DE
MEDIDA

Frecuencias
Hz

La frecuencia de una onda sonora se define como el
numero de pulsaciones (ciclos) que tiene por unidad de tiempo
(segundo).La unidad correspondiente a un ciclo por segundo es el
herzio (Hz).

Las frecuencias mas bajas se corresponden con lo que
habitualmente llamamos sonidos "graves", son sonidos de
vibraciones lentas. Las frecuencias más altas se
corresponden con lo que llamamos "agudos" y son
vibraciones muy rápidas

Decibelio
(dB)

El decibelio es una unidad logarítmica de medida
utilizada en diferentes disciplinas de la ciencia. En
todos los casos se usa para comparar una cantidad con otra
llamada de referencia. Normalmente el valor tomado como
referencia es siempre el menor valor de la cantidad. En algunos
casos puede ser un valor promediado aproximado.

En Acústica la mayoría de las veces el
decibelio se utiliza para comparar la presión sonora, en
el aire, con una presión de referencia. Este nivel de
referencia tomado en Acústica, es una aproximación
al nivel de presión mínimo que hace que nuestro
oído sea capaz de percibirlo. El nivel de referencia
varía lógicamente según el tipo de medida
que estemos realizando. No es el mismo nivel de referencia para
la presión acústica, que para la intensidad
acústica o para la potencia
acústica.

La razón por la que se utiliza el decibelio es
que si no, tendríamos que estar manejando números o
muy pequeños o excesivamente grandes, llenos de ceros, con
lo que la posibilidad de error seria muy grande al hacer
cálculos. Además también hay que tener en
cuenta que el comportamiento
del oído humano esta mas cerca de una función
logarítmica que de una lineal, ya que no percibe la misma
variación de nivel en las diferentes escalas de nivel, ni
en las diferentes bandas de frecuencias

El espectro de frecuencias audible varía
según cada persona, edad etc. Sin embrago normalmente se
acepta como el intervalos entre 20 Hz y 20 kHz.

CUIDADOS

Ruido

El ruido es
cualquier sonido no deseado, el cual puede interferir en la
comunicación hablada, en el trabajo y
en las actividades rutinarias; en ciertos casos, puede afectar a
la conducta; puede
producir una perdida temporal del oído y, si el nivel de
ruido es suficientemente alto, puede ser responsable de un
daño
permanente en el mecanismo auditivo.

La intensidad de los distintos ruidos se mide en
decibeles, unidad de medida de la presión sonora. El
umbral de audición está en 0dB (Mínima
intensidad del estímulo) y el umbral de dolor está
en 120 dB. Para tener una aproximación de la
percepción de la audición del oído humano,
se creó una unidad basada en el dB que se denomina decibel
A (dBA).

El oído humano tiene la capacidad de soportar
cierta intensidad de los ruidos; si estos sobrepasan los niveles
aceptables, provocan daños en el órgano de la
audición. En la ciudad, los niveles de ruido oscilan entre
35 y 85 dBA, estableciéndose que entre 60 a 65 dBA se
ubica el umbral del ruido diurno que comienza a ser
molesto.

Por ejemplo: en una biblioteca se
tienen 40 dBA, en una conversación en voz alta 70 dBA (1
m. de distancia), tráfico en una calle con mucho
movimiento sobre 85 dBA y el despegue de un avión 120 dBA
( 70 mts. De distancia).

¿A partir de que niveles el
sonido es perjudicial?

El nivel del sonido es perjudicial por encima de los 100
dBA es muy recomendable siempre que sea posible utilizar
protectores para los oídos. Si la exposición
es prolongada, por ejemplo en puestos de trabajos, se considera
necesario el utilizar protectores en ambientes con niveles de 85
dBA, siempre y cuando la exposición sea prolongada. Los
daños producidos en el oído por exposiciones a
ruidos muy fuertes son acumulativos e irreversibles, por lo que
se deben de extremar las precauciones. De la exposición
prolongada a ruidos se observan trastornos nerviosos, cardiacos y
mentales.

Proteja sus oídos

Sepa cuáles ruidos pueden causar
daños.

Use tapones para orejas al participar en cualquier
actividad en ambientes muy ruidosos.

110 Decibeles

El estar expuesto con regularidad por más de 1
minuto podría resultar en la pérdida permanente del
oído.

100 Decibeles

No se recomienda estar expuesto sin ninguna
protección por más de 15 minutos.

90 Decibeles

El estar expuesto por períodos prolongados a
cualquier ruido de más de 90 decibelios puede causar la
pérdida gradual del oído

Para lo que una persona es volumen fuerte para otra es
moderado. Lo que una persona percibe como calidad otra lo
considera inferior. Por ello, los físicos deben tratar con
definiciones mesurables explicitas; por tanto, intentan
correlacionar los efectos sensoriales con las propiedades
físicas de las ondas; dichas correlaciones pueden
resumirse como:

El significado de los términos de la izquierda
puede variar considerablemente entre los individuos, pero los de
la derecha son mesurables y objetivos.

ACUSTICA

La acústica es la rama de la física y de la
técnica que estudia el sonido en toda la amplitud,
ocupándose así de su producción y propagación, de su
registro y
reproducción, de la naturaleza del
proceso de
audición, de los instrumentos y aparatos para la medida, y
del proyecto de salas
de audición que reúnan cualidades idóneas
para una perfecta audición.

INTENSIDAD ACUSTICA Y NIVEL DE
INTENSIDAD ACUSTICA

Se puede definir como la cantidad de energía sonora
transmitida en una dirección determinada por unidad de arrea.
Con buen oído se puede citar dentro de un rango de entre
0.000000000001 w por metro cuadrado, hasta 1 w.

Para realizar la medida de intensidades se utiliza actualmente
analizadores de doble canal con posibilidad de espectro cruzado y
una sonda que consiste en dos micrófonos separados a corta
distancia.

Permite determinar la cantidad de energía sonora que
radia una fuente dentro de un ambiente ruidoso. No es posible
medirlo con un sonómetro. El nivel de intensidad sonora se
mide en w/m2.

POTENCIA ACUSTICA Y NIVEL DE
POTENCIA ACUSTICA

La potencia acústica es la cantidad de energía
radiada por una fuente determinada. El nivel de potencia
Acústica es la cantidad de energía total radiada en
un segundo y se mide en w. La referencia es 1pw = 1E-12 w.

Para determinar la potencia acústica que radia una
fuente se utiliza un sistema de
medición alrededor de la fuente sonora a
fin de poder
determinar la energía total irradiada.

La potencia acústica es un valor intrínseco de
la fuente y no depende del local donde se halle. Es como una
bombilla, puede tener 100 w y siempre tendrá 100 w la
pongamos en nuestra habitación o la pongamos dentro de una
nave enorme su potencia siempre Serra la misma. Con la potencia
acústica ocurre lo mismo el valor no varia por estar en un
local reverberante o en uno seco. Al contrario de la
Presión Acústica que si que varia según
varíe las características del local donde se halle
la fuente, la distancia etc.

EFECTO DOPPLER

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 descrito por
primera vez por el matemático y físico austriaco
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 d 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. Por el cambio en la altura de la sirena, se
puede saber si la misma se esta 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 periodo de la onda.
Y, dado la longitud de la onda se acorta y la y la velocidad de
propagación de la onda permanece sin cambios, el sonido se
percibe mas alto. Por esta misma razón , la altura de una
fuente que se aleja, se reduce. El efecto Doppler se observa
siempre que la fuente de ondas se mueve con respecto al
observador. Es el efecto producido por una fuente de ondas
móvil por el cual hay un aparente desplazamiento de la
frecuencia hacia arriba para los observadores hacia los cuales se
dirige la fuente y un aparente desplazamiento hacia debajo de la
frecuencia para los observadores de los cuales la fuente se
aleja

El efecto Doppler se origina cuando hay un movimiento
relativo entre la fuente sonora y el oyente cuando cualquiera de
los dos se mueven con respecto al medio en el que las ondas se
propagan. El resultado es la aparente variación de la
altura del sonido. Existe una variación en la frecuencia
que percibimos con la frecuencia que la fuente
origina.

El fenómeno no se restringe al movimiento de la
fuente. Si la fuente de sonido está fija, un oyente que se
mueva hacia la fuente observará un aumento similar en el
tono. Un oyente que se aleja de la fuente de sonido
escuchará un sonido de menor tono. El cambio en la
frecuencia del sonido que resulta del movimiento relativo entre
una fuente y un oyente se denomina efecto Doppler.

El efecto Doppler se refiere al cambio aparente en la
frecuencia de una fuente de sonido cuando hay un movimiento
relativo de la fuente y del oyente.

Efecto clásico: Mientras la onda
avanza, el cuerpo se aleja del observador. El receptor capta
tarde el próximo máximo y dirá que el
periodo es mas largo, la frecuencia es menor y la longitud de
onda mayor

CONCLUSIÓN

En conclusión podemos decir que el sonido es la
sensación producida en el órgano del oído
por el movimiento vibratorio de los cuerpos, transmitida por un
medio elástico, como el aire, los elementos necesarios
para que el sonido pueda producirse son cualquier cuerpo que
vibre a cierta frecuencia audible y un medio elástico que
sirva de vehículo para que llegue a nuestros oídos
y sea interpretado por nuestro cerebro.

La velocidad de propagación del sonido depende del
medio en el que este se disperse ya sea el aire, el agua, gases y
diferentes metales, en el
aire cuando la temperatura sea inferior mayor será la
velocidad de propagación.

La intensidad, el tono y el timbre son las cualidades del
sonido, los niveles de audición tienen un espectro que se
encuentra entre los 20 y 20,000 Hz., el umbral de dolor es de 120
dB, para medir los niveles del sonido se utiliza un aparato
llamado Sonómetro. Las unidades de medida que se utilizan
en el sonido son los Hz y los dB. Una exposición a 100 dB
causa daño irreversible al oído a mas de 100 dB

La acústica es la rama de la física y de la
técnica que estudia el sonido en toda la amplitud,
ocupándose así de su producción y
propagación, de su registro y reproducción, de la
naturaleza del proceso de audición, de los instrumentos y
aparatos para la medida, y del proyecto de salas de
audición que reúnan cualidades idóneas para
una perfecta audición.

El efecto Doppler se origina cuando hay un movimiento relativo
entre la fuente sonora y el oyente cuando cualquiera de los dos
se mueven con respecto al medio en el que las ondas se
propagan

BIBLIOGRAFÍA

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  Editores. Impreso en España,
  30 de Junio de 1997.
• Acústica Basica.com 2004
• Grupo de Modelización y Simulación de Sistemas
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  Luventicus 20 de Enero 2003
• Colaboración de Leopoldo de la Fuente Silva –
  Estudiante del Instituto Tecnológico de Cd.
  Victoria
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• Colaboración de Juan Mosquera Estudiante de Ingeniería de Sonido 2do Año –
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• Colaboración de Kristian Islas Lazcano – Estudiante
  de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica (6º semestre)
• Diccionarios.com 2004
• Colaboración de Miguel Ramírez – Técnico en sonido
  – Music zone Studios

Miguel Ramirez