La percepción del sonido

Introducción

El movimiento ondulatorio es el que se produce en una
superficie liquida o en las partículas de un medio
elástico al paso de las ondas. Las ondas mecánicas
se originan cuando una parte de cierto medio elástico se
desplaza de su posición.

Es importante del sonido, porque veremos que conceptos
de la mecánica ondulatoria están íntimamente
ligados a la física cuántica.

El mundo está lleno de ondas: ondas sonoras,
mecánicas, tales como la onda que se propaga en una cuerda
de una guitarra, ondas sísmicas que pueden transformarse
en terremotos, ondas de choque que se producen cuando por ejemplo
un avión supera la velocidad del sonido, y otras ondas
más particulares porque no son tan fácilmente
captadas con los sentidos o no es tan sencillo interpretar su
origen; son las ondas electromagnéticas. Entre estas
están la luz visible, las ondas de radio, las
señales de TV, los rayos X; muchas de las cuales permiten
el funcionamiento de algunos aparatos conocidos por todos: el
control de canales de tv, los teléfonos móviles,
televisión por cable, etc.

La mayoría de las personas ha tenido experiencia
con las ondas, por ejemplo al lanzar una piedra en un pozo de
agua se forman ondas; si ponemos un corcho veremos que el mismo
se mueve hacia arriba y hacia abajo pero que no se traslada en la
dirección que vemos se trasladan las ondas, como
círculos que se abren desde el centro donde cayó la
piedra. Estas ondas acuáticas constituyen un ejemplo de
una amplia variedad de fenómenos físicos que
presentan características análogas a las
ondas.

Una onda mecánica lo es el sonido. Cuando una
fuente produce un sonido, éste se propaga gracias al medio
material.

El
sonido

El sonido no es un objeto que se mueve por el aire, sino
una sensación creada por el cerebro al percibir ligeras
vibraciones en el aire. Una sensación, en el órgano
del oído, producida por el movimiento ondulatorio en un
medio elástico (normalmente el aire), debido a
rapidísimos cambios de presión, generados por el
movimiento vibratorio de un cuerpo sonoro.

La función del medio transmisor es fundamental,
ya que el sonido no se propaga en el vacío. Por ello, para
que exista el sonido, es necesaria una fuente de vibración
mecánica y también un medio
elástico(sólido, líquido o gaseoso) a
través del cual se propague la perturbación. El
aire es el medio transmisor más común del sonido.
La velocidad de propagación del sonido en el aire es de
aproximadamente 343 metros por segundo a una temperatura de 20
ºC (293 kelvin).

La voz humana (los distintos sonidos que conforman el
habla) también se consideran sonidos. Éstos se
estudian en la fonética y en la
fonología.

El termino sonido define solamente las oscilaciones que
pueden dar lugar a una sensación auditiva en el
oído humano y por lo tanto puede considerarse constituido
por los movimientos ondulatorios que se propagan con unos valores
de frecuencia que oscilan entre los 16 y los 20.000 Hz,
intervalos de frecuencia que constituyen la denominada banda
acústica física la voz. No obstante, en el campo de
la acústica física la voz sonido que se extiende a
cualquier movimiento ondulatorio, independientemente de la
magnitud de la frecuencia. Los sonidos audibles presentan
frecuencia cuyos valores están comprendidos en el citado
intervalo mientras los sonidos no audibles se diferencian en
infrasonidos con frecuencias inferiores a los 16 Hz y
ultrasonidos, cuyo limite se sitúa en los 20.000
Hz.

Los sonidos como cualquier otro tipo de onda, puede
reflejarse, refractarse y difractarse. Estos términos han
podido ser observados directamente mediante la utilización
de la técnica llamada de fotografía
relámpago: una onda dirigida sobre una interfase frente a
una placa fotográfica se ilumina durante un mínimo
intervalo de tiempo por medio de una descarga eléctrica.
El casi inapreciable incremento de la densidad en una onda de
condensación induce a la refracción de la onda, lo
que da lugar a la formación de una sombra que queda
registrada en la placa fotográfica.

Para que se produzca un sonido es necesaria la
existencia de:

– Un emisor o cuerpo vibrante.

– Un medio elástico transmisor de esas
vibraciones.

– Un receptor que capte dichas vibraciones. El
sonido tiene orígenes y características muy
diferentes:

– Fenómenos de la naturaleza:

Una gota que cae sobre una superficie, las hojas de los
árboles movidas por el viento, las olas del mar,
etc.

– Muchos animales tienen la capacidad de producir
sonido: el ladrido de un perro, el canto de un pájaro,
etc.

– La voz humana, una de las formas más complejas
de comunicación en la que se basa el lenguaje
verbal.

– Dispositivos creados por el hombre también
pueden producir sonido: el motor de un coche, una
explosión, etc.

– Algunos dispositivos han sido creados expresamente
para la producción de un tipo de sonido: el sonido de los
instrumentos musicales.

Frecuencia

Es el numero de de vibraciones que un cuerpo oscilante
lleva a cabo en un segundo y es la inversa del periodo definido
como el tiempo empleado por un cuerpo para completar una
vibración. La relación entre ambas magnitudes
es:

HERTZS

Es La unidad de frecuencia en los tres sistemas es mas
el segundo¯¹. Llamado hertzio (Hz), que corresponde a
la frecuencia de una vibración por segundo.

SONIDO DÉBIL

Es cuando la amplitud de la onda es
pequeña.

SONIDO FUERTE

Es cuando la amplitud de la onda es mayor.

INTENSIDAD DEL SONIDO

Es la cualidad sonora que permite diferenciar los
sonidos fuertes de los débiles. Se define como la
energía media que atraviesa la unidad de superficie
dispuesta perpendicularmente a la dirección de
propagación de la perturbación, en la unidad de
tiempo.

La física del sonido es estudiada por la
acústica, que trata tanto de la propagación de las
ondas sonoras en los diferentes tipos de medios continuos como la
interacción de estas ondas sonoras con los cuerpos
físicos.

Onda Sinusoidal; Variación de frecuencia; Abajo
podemos ver las frecuencias más altas. El eje horizontal
representa el tiempo.

La
onda

Es una perturbación que sin ser en si mismo algo
material viaja de un sitio a otro transportando
energía.

La elasticidad de la materia provoca la
transmisión de la perturbación entre las capas, con
lo que la forma de la onda se propaga a través del
medio.

En un movimiento ondulatorio se transmite energía
de una partícula a otra pero no materia, y dicha
transmisión esta condicionada por la capacidad del medio
para propagar las ondas.

REPRESENTACIÓN GRAFICA DE UNA
ONDA

ELEMENTOS DE UNA ONDA

Son los siguientes: la cresta, el valle, la longitud de
onda y la amplitud.

LA CRESTA (C)

Es el punto que ocupa la posición más alta
en una onda.

VALLE (V)

Es el punto más bajo de la onda.

ELONGACIÓN

Es la distancia comprendida entre la posición de
equilibrio de un punto en oscilación y la posición
donde se encuentra un objeto en un instante
determinado.

LA AMPLITUD

Cuando se mantiene tensa una cuerda que está
sujeta por el otro extremo, esta cuerda está en
equilibrio. Si se le comunica un impulso hacia arriba, se produce
una onda, porque se origina una separación en la parte que
está más próxima a sus manos. La
preparación entre su posición de equilibrio y su
máxima altura es la amplitud (A).

LA LONGITUD

La distancia entre dos crestas consecutivas de una misma
onda entre dos valles consecutivos; generalmente, la longitud de
onda se considera como la distancia entre dos puntos que
están en el mismo estado de vibración.

ONDA COMPLETA

Es cuando todo el punto de oscilación ha tomado
todo los valores positivos y negativos.

EL PERÍODO

Cuando producimos ondas en sucesivos impulsos hacia
arriba y hacia abajo, las ondas formadas viajan. El tiempo que se
toma una onda en pasar por un punto del medio material perturbado
es lo que constituye el período. Se designa por
P.

CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS:

ONDAS MECÁNICAS

Consiste en la propagación de una
vibración o perturbación a través de un
medio material elástico (sólido, liquido, gaseoso
trasportando energía si que exista desplazamiento del
medio material junto con la perturbación. las ondas
mecánicas requieren un medio natural o elástico que
vibre; por ejemplo, las ondas en el agua y en la
cuerda.

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Las ondas electromagnéticas ocurren como
consecuencia de dos efectos:

Un campo magnético variable genera un campo
eléctrico.

Un campo eléctrico variable produce un campo
magnético.

Las fuentes de radiación electromagnética
son cargas eléctricas aceleradas, es decir, que cambian
con el tiempo su velocidad de movimiento. Las ondas radiadas
consisten en campos eléctricos y magnéticos
oscilatorios que están en ángulo recto
(perpendiculares) entre sí y también son
perpendiculares (ángulo recto) a la dirección de
propagación de la onda; esto significa que las ondas
electromagnéticas son por naturaleza
transversales.

Las ondas electromagnéticas cubren un amplio
espectro de frecuencias.

Dado que todas las ondas electromagnéticas tienen
igual velocidad c (velocidad de la luz) que es una constante, la
relación c= f* l define todo el espectro posible,
abarcando desde las ondas de radio de baja frecuencia y gran
longitud de onda, las cuales son ondas electromagnéticas
producidas por cargas que oscilan en una antena transmisora, las
ondas de luz con frecuencias mayores (cada color de la luz blanca
corresponde a una longitud de onda determinada) se producen
cuando determinados electrones oscilan dentro de los sistemas
atómicos.

ONDAS TRANSVERSALES

La perturbación del medio se lleva a cabo en
dirección perpendicular a la de propagación. En las
ondas producidas en la superficie del agua las partículas
vibran de arriba a abajo y viceversa, mientras que el movimiento
ondulatorio progresa en el plano perpendicular. Lo mismo sucede
en el caso de una cuerda; cada punto vibra en vertical, pero la
perturbación avanza según la dirección de la
línea horizontal. Ambas son ondas
transversales.

ONDAS LONGITUDINALES

Las ondas longitudinales las podemos observar con mayor
y mejor

facilidad en un resorte, pues cuando éste se
deforma y es liberado, se produce una vibración y las
partículas del medio se mueven en la misma
dirección de propagación (resorte). En este caso
dan lugar al sonido.

ONDA SONORA

Las ondas sonoras son esféricas pues se propagan
en todas las direcciones según todos los radios de una
esfera en cuyo centro se encuentra la fuente que vibra. Estas no
solo se propagan en el aire si no también en todos los
medios materiales (sólido, liquido y gaseoso).

REPRESENTACIÓN GRAFICA DE UNA ONDA
SONORA

Propagación del
sonido

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 compresibilidad (1/K) 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 (?), a igualdad de todo lo demás,
tanto menor es la velocidad de la propagación del sonido.
La velocidad del sonido se relaciona con esas magnitudes
mediante:

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.

Las ondas sonoras necesitan un medio en el que
propagarse, por lo que son ondas mecánicas. Se propagan en
la misma dirección en la que tienen lugar las compresiones
y dilataciones del medio: son ondas longitudinales.

La velocidad de propagación de las ondas sonoras
depende de la distancia entre las partículas del medio;
por tanto, es en general mayor en los sólidos que en los
líquidos y en estos, a su vez, que en los
gases.

[MAGNITUDES FÍSICAS DEL
SONIDO

Como todo movimiento ondulatorio, el sonido puede
representarse como una suma de curvas sinusoides con un factor de
amplitud, que se pueden caracterizar por las mismas magnitudes y
unidades de medida que a cualquier onda de frecuencia bien
definida: Longitud de onda (?), frecuencia (f) o inversa del
período (T), amplitud (que indica la cantidad de
energía que contiene una señal sonora) y no hay que
confundir amplitud con volumen o potencia acústica. Y
finalmente cuando se considera la superposición de
diferentes ondas es importante la fase que representa el retardo
relativo en la posición de una onda con respecto a
otra.

Sin embargo, un sonido complejo cualquiera no
está caracterizado por los parámetros anteriores,
ya que en general un sonido cualquiera es una combinación
de ondas sonoras que difieren en los cinco parámetros
anteriores. La caracterización de un sonido
arbitrariamente complejo implica analizar tanto la energía
transmitida como la distribución de dicha energía
entre las diversas ondas componentes, para ello resulta
útil investigado.

• Potencia acústica: El nivel de potencia
  acústica es la cantidad de energía radiada en
  forma de ondas por unidad de tiempo por una fuente
  determinada. La potencia acústica depende de la
  amplitud.

• Espectro de frecuencias: permite conocer en
  qué frecuencias se transmite la mayor parte de la
  energía.

VELOCIDAD DEL SONIDO

• El sonido tiene una velocidad de 331,5 m/s
  cuando: la temperatura es de 0 °C, la presión
  atmosférica es de 1 atm (nivel del mar) y se
  presenta una humedad relativa del aire de 0 % (aire
  seco). Aunque depende muy poco de la presión del
  aire.

• La velocidad del sonido depende del tipo de
  material. Cuando el sonido se desplaza en los sólidos
  tiene mayor velocidad que en los líquidos, y en los
  líquidos es más veloz que en los gases. Esto se
  debe a que las partículas en los sólidos
  están más cercanas.

Ejemplo

Avión de la Fuerza Área USA F/A-18
rompiendo la barrera del sonido.

Comportamiento de las ondas de sonido a diferentes
velocidades

La velocidad del sonido en el aire se puede calcular en
relación a la temperatura de la siguiente
manera:

Si la temperatura ambiente es de 15 °C, la
velocidad de propagación del sonido es 340 m/s
(1224 Km./h ). Este valor corresponde a 1 MACH.

ULTRASONIDO

Rama de la física que se ocupa de las ondas de
sonido de alta frecuencia, generalmente por encima de 20.000
hercios (Hz), es decir, más allá de las frecuencias
audibles. No hay que confundirla con la supersónica, que
trata de los fenómenos asociados al movimiento de un
objeto sólido a velocidades superiores a la del
sonido.

Tres tipos de
sonido importantes

En la voz, la música y el ruido, es raro escuchar
un tono puro. Una nota musical contiene, además de la
frecuencia fundamental, tonos más agudos que son
armónicos de la misma. El ruido está formado por
una mezcla de muchas frecuencias diferentes dentro de un
determinado rango; por tanto, puede compararse con la luz
blanca,que se compone de una mezcla de luces de los distintos
colores. Los distintos ruidos se distinguen por sus diferentes
distribuciones de energía en los distintos rangos de
frecuencias.

Cuando se transmite al oído un tono musical que
contiene determinados armónicos del tono fundamental, pero
carece de otros armónicos o del propio tono fundamental,
el oído forma diferentes ´batidos´ o
pulsaciones cuya frecuencia es la suma o la diferencia de los
sonidos originales, con lo que producen los armónicos que
faltan o el tono fundamental que no figura en el sonido original.
Estas notas también son armónicos de la nota
fundamental original. Esta respuesta incorrecta del oído
puede ser útil. Por ejemplo, un equipo reproductor de
sonido sin un altavoz grande no puede producir sonidos de tono
más grave que el do situado dos octavas por
debajo del do central; sin embargo, el oído de
una persona que escuche ese equipo puede proporcionar la nota
fundamental a partir de las frecuencias de batido de sus
armónicos. Otra imperfección del oído ante
los sonidos ordinarios es la incapacidad de oír notas de
alta frecuencia cuando existen sonidos de baja frecuencia de
intensidad considerable. Este fenómeno se denomina
enmascaramiento.

Reverberación

La reverberación es la suma total de las
reflexiones del sonido que llegan al lugar del oyente en
diferentes momentos del tiempo. Auditivamente se caracteriza por
una prolongación, a modo de "cola sonora", que se
añade al sonido original. La duración y la
coloración tímbrica de esta cola dependen de: La
distancia entre el oyente y la fuente sonora; la naturaleza de
las superficies que reflejan el sonido. En situaciones naturales
hablamos de sonido directo para referirnos al sonido que se
transmite directamente desde la fuente sonora hasta nosotros (o
hasta el mecanismo de captación que tengamos).

Por otra parte, el sonido reflejado es el que percibimos
después de que haya rebotado en las superficies que
delimitan el recinto acústico, o en los objetos que se
encuentren en su trayectoria. Evidentemente, la trayectoria del
sonido reflejado siempre será más larga que la del
sonido directo, de manera que -temporalmente- escuchamos primero
el sonido directo, y unos instantes más tarde escucharemos
las primeras reflexiones; a medida que transcurre el tiempo las
reflexiones que nos llegan son cada vez de menor intensidad,
hasta que desparecen. Nuestra sensación, no obstante, no
es la de escuchar sonidos separados, ya que el cerebro los
integra en un único precepto, siempre que las reflexiones
lleguen con una separación menor de unos 50 milisegundos.
Esto es lo que se denomina efecto Haas o efecto de
precedencia.

Fisiología
del sonido

PERCEPCIÓN SONORA

EL APARATO AUDITIVO

OÍDO

Los sonidos son percibidos a través del aparato
auditivo que recibe las ondas sonoras, que son convertidas en
movimientos de los osteocillos óticos y percibidas en el
oído interno que a su vez las transmite mediante el
sistema nervioso al cerebro. Esta habilidad se tiene incluso
antes de nacer.

Cuando un objeto (actuando como emisor de sonido) vibra,
hace vibrar también al aire que se encuentra alrededor de
él. Esa vibración se transmite a la distancia y
hace vibrar (por resonancia) una membrana que hay en el interior
del oído: el tímpano.

La vibración del tímpano provoca el
movimiento de los tres huesecillos: martillo, yunque y estribo.
Este último impacta sobre la cóclea o caracol, y en
un pequeño órgano, que se encuentra aquí, se
produce la codificación de esa vibración en
información eléctrica.

Esta información se trasmite al cerebro por medio
de las neuronas. El cerebro

decodifica esa información y la convierte en una
sensación denominada sonido.

Partes del oído

El oído externo: es el encargado de captar y
dirigir las ondas sonoras hasta el

tímpano a través del orificio
auditivo.

El oído medio: las vibraciones generadas en el
tímpano se amplifican y transmiten a

través de unos huesecillos, denominados martillo,
yunque y estribo, hasta el oído

interno.

El oído interno: En esta zona se realiza la
compleja conversión de las vibraciones en

impulsos nerviosos. Desde aquí se transmiten las
señales nerviosas hasta nuestro cerebro, que se
encargará de descifrar y convertirlo en una
sensación auditiva. En el oído interno encontramos
la cóclea o caracol.

LA VOZ HUMANA

REFLEXIÓN

La reflexión es el fenómeno físico
que explica la incidencia de las ondas contra un material y su
curso posterior cuando el material sobre el cual
incide

no absorbe la onda. La ley de reflexión asegura
que el ángulo de incidencia y el de reflexión es el
mismo

EL ECO

Un eco es una onda sonora reflejada, cuyo intervalo
entre la emisión y la repetición del sonido,
corresponde al tiempo que tardan las ondas en llegar al
obstáculo y volver. Normalmente, el eco es más
débil que el sonido original porque no todas las ondas se
reflejan, algunas de ellas se pierden, y por lo tanto pierden
energía.

Generalmente, los ecos escuchados en las montañas
se producen cuando las ondas sonoras rebotan en grandes
superficies alejadas más de 30 m de la fuente. Dando
golpecitos en un tubo metálico pegado al oído
también pueden escucharse ecos.

DIFRACCIÓN

El término difracción viene del
latín diffractus que significa quebrado. La
etimología alude al fenómeno por el que una onda
puede contornear un obstáculo en su propagación,
alejándose del comportamiento de rayos rectilíneos.
La evolución de una onda sigue las leyes impuestas por la
ecuación de D'Alembert que determina los fenómenos
de difracción. Para el caso de ondas monocromáticas
(cualquier onda puede considerarse una superposición de
ondas monocromáticas), dicha ecuación se convierte
en la ecuación de Helmholtz, de la que partiremos para
abordar el proceso de cálculo de la amplitud de un campo
ondulatorio que en su propagación se encuentra con uno o
varios obstáculos.

REFRACCIÓN

La refracción es el fenómeno físico
que explica la incidencia de las ondas contra un material y su
curso posterior cuando el material sobre el cual incide absorbe
la onda.

La ley de refracción asegura que el
ángulo de incidencia y el de refracción
están relacionados de la siguiente forma

Sen i = senl

La espectrografía de la voz humana revela su rico
contenido armónico.

La voz humana se produce por la vibración de las
cuerdas vocales, lo cual genera una onda sonora que es
combinación de varias frecuencias y sus correspondientes
armónicos. La cavidad buco-nasal sirve para crear ondas
cuasiestacionarias por lo que ciertas frecuencias denominadas
formantes. Cada segmento de sonido del habla viene caracterizado
por un cierto espectro de frecuencias o distribución de la
energía sonora en las diferentes frecuencias. El
oído humano es capaz de identificar diferentes formantes
de dicho sonido y percibir cada sonido con formantes diferentes
como cualitativamente diferentes, eso es lo que permite por
ejemplo distinguir dos vocales. Típicamente el primer
formante, el de frecuencia más baja está
relacionada con la abertura de la vocal que en última
instancia está relacionada con la frecuencia de las ondas
estacionarias que vibran verticalmente en la cavidad. El segundo
formante está relacionado con la vibración en la
dirección horizontal y está relacionado con si la
vocal es anterior, central o posterior.

La voz masculina tiene un tono fundamental de entre 100
y 200 Hz, mientras que la voz femenina es más aguda,
típicamente está entre 150 y 300 Hz. Las voces
infantiles son aún más agudas. Sin el filtrado por
resonancia que produce la cavidad buco nasal nuestras emisiones
sonoras no tendrían la claridad necesaria para ser
audibles. Ese proceso de filtrado es precisamente lo que permite
generar los diversos formantes de cada unidad segmental del
habla.

SONIDOS DEL HABLA

Las lenguas humanas usan segmentos homogéneos
reconocibles de unas decenas de milisegundos de duración,
que componen los sonidos del habla, técnicamente llamados
fonos. Lingüísticamente no todas las diferencias
acústicas son relevantes, por ejemplo las mujeres y los
niños tienen en general tonos más agudos, por lo
que todos los sonidos que producen tienen en promedio una
frecuencia fundamental y unos armónicos más altos e
intensos.

Los hablantes competentes de una lengua aprenden a
"clasificar" diferentes sonidos cualitativamente similares en
clases de equivalencia de rasgos relevantes. Esas clases de
equivalencia reconocidas por los hablantes son los constructos
mentales que llamamos fonemas. La mayoría de lenguas
naturales tiene unas pocas decenas de fonemas distintivos, a
pesar de que las variaciones acústicas de los fonos y
sonidos son enormes.

Resonancia

Resonancia (mecánica)

Es el fenómeno que se produce cuando los cuerpos
vibran con la misma frecuencia, uno de los cuales se puso a
vibrar al recibir las frecuencias del otro. Para entender el
fenómeno de la resonancia existe un ejemplo muy sencillo,
Supóngase que se tiene un tubo con agua y muy cerca de
él (sin éstos en contacto) tenemos un
diapasón, si golpeamos el diapasón con un metal,
mientras echan agua en el tubo, cuando el agua alcance
determinada altura el sonido será más fuerte; esto
se debe a que la columna de agua contenida en el tubo se pone a
vibrar con la misma frecuencia que la que tiene el
diapasón, lo que evidencia por qué las frecuencias
se refuerzan y en consecuencia aumenta la intensidad del sonido.
Un ejemplo es el efecto de afinar las cuerdas de la guitarra,
puesto que al afinar, lo que se hace es igualar las frecuencias,
es decir poner en resonancia el sonido de las cuerdas.

El sonido en la
música

El sonido, en combinación con el silencio,
es la materia prima de la música. En música los
sonidos se califican en categorías como: largos y cortos,
fuertes y débiles, agudos y graves, agradables y
desagradables. El sonido ha estado siempre presente en la vida
cotidiana del hombre. A lo largo de la historia el ser humano ha
inventado una serie de reglas para ordenarlo hasta construir
algún tipo de lenguaje musical.

PROPIEDADES

Las cuatro cualidades básicas del sonido son la
altura, la duración, el timbre o color y la intensidad,
fuerza o potencia.

LA ALTURA

Tono (acústica) y altura
(música)

Indica si el sonido es grave, agudo o medio, y viene
determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras,
medida en ciclos por segundo o hercios (Hz).

• vibración lenta = baja frecuencia = sonido
  grave.

• vibración rápida = alta frecuencia =
  sonido agudo.

Para que los humanos podamos percibir un sonido,
éste debe estar comprendido entre el rango de
audición de 16 y 20.000 Hz. Por debajo de este rango
tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos. A esto se
le denomina rango de frecuencia audible. Cuanta
más edad se tiene, este rango va reduciéndose tanto
en graves como en agudos.

LA INTENSIDAD

Intensidad de sonido y
sonoridad

Es la cantidad de energía acústica que
contiene un sonido, es decir, lo fuerte o suave de un sonido. La
intensidad viene determinada por la potencia, que a su vez
está determinada por la amplitud y nos permite distinguir
si el sonido es fuerte o débil.

Los sonidos que percibimos deben superar el umbral
auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB). Esta
cualidad la medimos con el sonómetro y los resultados se
expresan en decibelios (dB) en honor al científico e
inventor Alexander Graham Bell.

En música se escriben así:

EL TIMBRE

Timbre (acústica)

Es la cualidad que confiere al sonido los
armónicos que acompañan a la frecuencia
fundamental. La voz propia de cada instrumento que distingue
entre los sonidos y los ruidos.

Esta cualidad es la que permite distinguir dos sonidos,
por ejemplo, entre la misma nota (tono) con igual intensidad
producida por dos instrumentos musicales distintos. Se define
como la calidad del sonido. Cada cuerpo sonoro vibra de una forma
distinta. Las diferencias se dan no solamente por la naturaleza
del cuerpo sonoro (madera, metal, piel tensada, etc.), sino
también por la manera de hacerlo sonar (golpear, frotar,
rascar).

Una misma nota suena distinta si la toca una flauta, un
violín, una trompeta, etc. Cada instrumento tiene un
timbre que lo identifica o lo diferencia de los demás. Con
la voz sucede lo mismo. El sonido dado por un hombre, una mujer,
un/a niño/a tienen distinto timbre. El timbre nos
permitirá distinguir si la voz es áspera, dulce,
ronca o aterciopelada. También influye en la
variación del timbre la calidad del material que se
utilice. Así pues, el sonido será claro, sordo,
agradable o molesto.

LA DURACIÓN

Es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido.
Podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos,
etc.

Los únicos instrumentos acústicos que
pueden mantener los sonidos el tiempo que quieran, son los de
cuerda con arco, como el violín, y los de viento
(utilizando la respiración circular o continua); pero por
lo general, los instrumentos de viento dependen de la capacidad
pulmonar, y los de cuerda según el cambio del arco
producido por el ejecutante.

Fuentes del sonido

El sonido es un tipo de ondas mecánicas
longitudinales producidas por variaciones de presión del
medio. Estas variaciones de presión (captadas por el
oído humano) producen en el cerebro la percepción
del sonido.

Existen en la naturaleza sonidos generados por
diferentes fuentes de sonido y sus características de
frecuencia (altura), intensidad (fuerza), forma de la onda
(timbre) y envolvente (modulación) los hacen diferentes e
inconfundibles, por ejemplo, el suave correr del agua por un
grifo tiene las mismas características en frecuencia,
timbre y envolvente que el ensordecedor correr del agua en las
cataratas del Iguazú, con sus aproximadamente 100 metros
de altura de caída libre, pero la intensidad (siempre
medida en decibelios a un metro de distancia de la zona de
choque) es mucho mayor.

De los requisitos apuntados, el de la envolvente es el
más significativo, puesto que es "la variación de
la intensidad durante un tiempo, generalmente el inicial,
considerado", el ejemplo de la diferencia de envolventes es la
clara percepción que tenemos cuando algún
instrumento de cuerda raspada (violín, violoncelo) son
ejecutados "normalmente" (con el arco raspando las cuerdas" o
cuando son pulsados (pizzicato); mientras que en el primer caso
el sonido tiene aproximadamente la misma intensidad durante toda
su ejecución, en el segundo caso el sonido parte con una
intensidad máxima (la cuerda tensa soltada por el
músico) atenuándose rápidamente con el
transcurso del tiempo y de una manera exponencial, de manera que
la oscilación siguiente a la anterior sigue una ley de
variación descendente.

Entre los instrumentos que exhiben una envolvente
constante tenemos primordialmente el órgano de tubos (y
sus copias electrónicas), el saxofón
(también de aire, como el órgano) y aquellos
instrumentos que, no siendo de envolvente fija, pueden
fácilmente controlar esta función, como la flauta
(dulce y armónica), la tuba, el clarinete y las trompetas,
pífano y silbatos, bocinas de medios de transportes
(instrumentos de advertencia); entre los instrumentos de
declinación exponencial tenemos todos los de
percusión que forman las "baterías": bombos,
platillos, redoblantes, tumbadoras (en este ramo debemos destacar
los platillos, con un tiempo largo de declinación que
puede ser cortado violentamente por el músico) mediante un
pedal.

Conclusión

En el mundo se pueden observar las grandes
manifestaciones del sonido en el medio físico así
como también en la vida diaria.

Algunas de las aplicaciones del sonido las encontramos
en los instrumentos musicales y en la música. Los
especialistas en sonido (ingeniero de sonido) aplican sus
conocimientos en ésta rama de la física para
fabricar habitaciones o salones de música donde no se
produce el fenómeno de la reverberación. Dichos
especialistas utilizan fibras de vidrios con el que obtienen
mejor sonido.

En consecuencia, una onda puede considerarse como una
perturbación que produce un movimiento ondulatorio en el
ambiente perturbación- el estado del medio o la onda en
sí misma- no debe confundirse con el movimiento de las
partículas. En el caso particular de las ondas
mecánicas, estas requieren para su existencia de una
fuente de perturbación, un medio que pueda ser perturbado
y alguna conexión física o mecanismo mediante el
cual las porciones adyacentes del medio – las que
están en contacto- ejerzan influencia entre
sí.

El sonido es causado por una serie de vibraciones y se
distribuye a través de ondas. En la actualidad existe un
problema a nivel mundial este en la contaminación
sónica que se presenta cuando existen ruidos molestos que
pueden llegar a dañar el oído humano y producir
problemas a nivel cerebral. El sonido es utilizado en la vida
diaria a veces sin darnos cuenta como lo es el caso de los
elefantes que en su lenguaje utilizan el tipo de sonido
infrasónico es decir es imperceptible para el oído
humano.

Todas las ondas transportan energía consigo misma
en la dirección de su movimiento, pero no transportan
materia.

Autor:

Oaj Ordelis