SONIDO - FISICA.RU

SONIDO
Onda mecánica longitudinal esférica-cada punto perteneciente a la capa oscila en dirección radial,
vibración de un medio elástico ya sea solidó, gaseoso o liquido, (se propaga por un medio material, aire,
agua, metales, madera…).
FUENTES DE SONIDO:
Cualquier artilugio creado por el hombre o por la naturaleza que sea capaz de causar perturbación en
un medio material esto significa que desplace las moléculas del medio en forma longitudinal.
Por ejemplo tenemos las cuerdas vocales en el aparato fonador del ser humano, estas producen una
perturbación en su entorno (el aire que provienen de los pulmones), alrededor de estas ( produce ondas
de presión) que se amplifican en la cavidad buco-faringea (faringe media-boca) y salen del individuo
viajando a la velocidad del sonido que es aproximadamente de 343m/s a 20 ºC.
ORGANOS VOCALES HUMANOS
La frecuencia del sonido en los hombres es menor que en las mujeres debido a que las que las cuerdas
vocales del genero masculino presentan una mayor masa. Agudo-mujeres. Graves-hombres
Una membrana en movimiento es una fuente de sonido artificial, creada por el hombre, comúnmente
llamado parlante o auricular, este desplaza el aire a su alrededor creando una perturbación que se
transmite por el medio circundante.
CARACTERISTICAS FISICAS
Tiene como características físicas: amplitud, frecuencia, periodo, frecuencia angular, velocidad de
propagación (por ser una onda).
FRECUENCIA: 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
hertzio (Hz). Las frecuencias mas bajas se corresponden con lo que habitualmente llamamos sonidos
"graves", son sonidos de vibraciones lentas. Las frecuencias mas altas se corresponden con lo que
llamamos "agudos" y son vibraciones muy rápidas.
PERIODO: inverso de la frecuencia (1/f) se da en unidades de tiempo, (s).
AMPLITUD: La amplitud de una onda de sonido es el grado de movimiento de las moléculas de aire en
la onda, que corresponde a la intensidad del enrarecimiento y compresión que la acompañan. Cuanto
mayor es la amplitud de la onda, más intensamente golpean las moléculas el tímpano y más fuerte es el
sonido percibido. La amplitud de una onda de sonido puede expresarse en unidades absolutas
midiendo la distancia de desplazamiento de las moléculas del aire, o la diferencia de presiones entre la
compresión y el enrarecimiento, o la energía transportada. Por ejemplo, la voz normal presenta una
potencia de sonido de aproximadamente una cienmilésima (1/100) de vatio. La intensidad de los
sonidos suele expresarse comparándolos con un sonido patrón; en ese caso, la intensidad se expresa
en decibelios.
FENOMENOS FISICOS: interferencia, difracción, reflexión, refracción, efecto Doppler, resonancia.
http://www.ehu.es/acustica/espanol/basico/basico.html
http://www.ehu.es/acustica/espanol/basico/suones/suones.htmlSuperposición de ondas
http://www.ehu.es/acustica/espanol/basico/feaces/feaces.html
RESONANCIA. Ver capitulo de sonido en el texto FISICA PARA CIENCIAS DE LA VIDA.
El
oído
humano
detecta
sonido
en
un
rango
de
frecuencias
de
20Hz
a
20KHz(20000Hz=20000vibraciones por segundo). Este registra las variaciones de presión en el aire
circundante (movimiento longitudinal de las moléculas del aire) causadas por el frente de onda sonora.
Recordemos que la presión es la fuerza que se ejerce sobre unidad de superficie (P=FUERZA/AREA),
se mide en atmósferas [1at=1bar=760milimetros-Hg], Pascales [Newton/m2], PSI [libra/pulgada2].
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
más sensitivo.
CUALIDADES DEL SONIDO
A. INTENSIDAD ACUSTICA: La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad,
que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación y por
unidad de tiempo. En el caso de ondas esféricas que se propagan desde una fuente puntual, la
intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, suponiendo que no se produzca
ninguna pérdida de energía debido a la viscosidad, la conducción térmica u otros efectos de absorción.
Por ejemplo, en un medio perfectamente homogéneo, un sonido será nueve veces más intenso a una
distancia de 100 metros que a una distancia de 300 metros. En la propagación real del sonido en la
atmósfera, los cambios de propiedades físicas del aire como la temperatura, presión o humedad
producen la amortiguación y dispersión de las ondas sonoras, por lo que generalmente la ley del
inverso del cuadrado no se puede aplicar a las medidas directas de la intensidad del sonido.
DEFINICION FISICA:
La intensidad se puede medir en decibelios o decibel.
EL DECIBEL
El decibelio es una unidad logarítmica de medida utilizada en diferentes disciplinas de la ciencia.
Consiste en comparar una cantidad de referencia o fija con otras que se necesitan medir.
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.
Nivel Referencia para la Presión Sonora(en el aire)=0.00002=2*10 -5Pa(rms, que es un valor promedio).
Nivel de Referencia para la Intensidad Sonora ( en el aire) = 0.000000000001=1*10-12w/m2.
Nivel de Referencia para la Potencia Sonora (en el aire) = 1*10 -12 w
Como su nombre indica el decibelio es la décima parte del Bel. El Bel es el logaritmo en base 10 de la
relación de dos potencias o intensidades.
Lp = 10log (p/pr) ; S= 10 log I/I0
Siendo Lp el Nivel de Presión sonora; p es la presión medida; pr es la presión de referencia (2*10 -5 Pa);
I0=10-12W/m2(nivel referencia)
El nivel de referencia siempre se corresponde con el nivel de 0 dB -VALOR MIN PERCEPTIBLE-: Lp =
10log (0.00002 /0.00002) = 10log (1) = 10 * 0 = 0 dB. Por la tanto en 0 dB tenemos el umbral de
audición del oído humano, se supone que no es posible oír por debajo de este nivel, o sea variaciones
de nivel en la presión del aire inferiores a 0,00002 pascal. 20 dB corresponde a un sonido con 100
veces más energía comparado con 0 dB.
El umbral del dolor corresponde a una intensidad de 1 W/m2 o 120 dB.
Por encima de los 100 dB 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 dB, 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.
B. TONO (ALTURA): es la cualidad del sonido mediante la cual el oído le asigna un lugar en la escala
musical, permitiendo, por tanto, distinguir entre los graves y los agudos. La magnitud física que está
asociada al tono es la frecuencia. Los sonidos percibidos como graves corresponden a frecuencias
bajas, mientras que los agudos son debidos a frecuencias altas. Así el sonido más grave de una
guitarra corresponde a una frecuencia de 82,4 Hz y el más agudo a 698,5 hertz.
No todas las ondas sonoras pueden ser percibidas por el oído humano, el cual es sensible únicamente
a aquellas cuya frecuencia está comprendida entre los 20 y los 20 000 Hz. En el aire dichos valores
extremos corresponden a longitudes de onda que van desde 16 metros hasta 1,6 centímetros
respectivamente. En general se trata de ondas de pequeña amplitud.
C. TIMBRE: el timbre esta formado por un conjunto de frecuencias de alturas sonoras fijas (ámbito de
formantes). De forma sencilla se puede decir que el timbre lo forma la frecuencia fundamental del
instrumento, más su composición armónica. El timbre es la cualidad del sonido que permite distinguir
sonidos procedentes de diferentes instrumentos, aun cuando posean igual tono e intensidad. Debido a
esta misma cualidad es posible reconocer a una persona por su voz, que resulta característica de cada
individuo.
Esto es lo que diferencia un violín de un saxofón.
Para mayor información visite:
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