Conceptos Esenciales de Ondas y Fenómenos Acústicos

Propiedades Fundamentales de las Ondas

Fenómenos Ondulatorios Clave

• Reflexión: Ocurre cuando una onda incide sobre una superficie que obstaculiza su propagación y rebota, volviendo al medio del cual proviene.
• Refracción: Se produce cuando una onda pasa de un medio de propagación a otro con propiedades diferentes. Parte de la energía se transfiere al nuevo medio, cambiando su dirección y velocidad.
• Difracción: Es el fenómeno por el cual una onda se extiende o "dobla" al pasar por el borde de un objeto sólido o a través de una rendija estrecha.
• Interferencia: Sucede cuando dos o más ondas se superponen en el mismo punto del espacio, sumando o restando sus amplitudes.

Solo la reflexión y la refracción son propiedades que se aplican tanto a ondas como a partículas en movimiento.

Tipos de Interferencia

• Interferencia Constructiva: Se produce cuando dos ondas idénticas se superponen en fase (crestas con crestas, valles con valles), resultando en una onda de mayor amplitud.
• Interferencia Destructiva: Ocurre cuando dos ondas idénticas se superponen en contrafase (crestas con valles), lo que puede llevar a la anulación total o parcial de sus amplitudes.

Principio de Huygens

El Principio de Huygens establece que cada punto de un frente de onda puede considerarse como una fuente de nuevas ondas esféricas elementales, y el nuevo frente de onda es la envolvente de estas ondas elementales. Este principio es fundamental para entender la propagación de la luz y otras ondas.

Tipos de Ondas según su Vibración

• Ondas Longitudinales: Son aquellas en las que la dirección de vibración de las partículas del medio es paralela a la dirección de propagación de la onda (ej. el sonido en el aire).
• Ondas Transversales: Son aquellas en las que la dirección de vibración de las partículas del medio es perpendicular a la dirección de propagación de la onda (ej. ondas en una cuerda, ondas electromagnéticas).

El Sonido y sus Cualidades

Definición de Sonido

El sonido es una vibración mecánica que se propaga en forma de ondas a través de un medio material elástico (sólido, líquido o gaseoso). No puede propagarse en el vacío.

Cualidades del Sonido

• Tono: Es la cualidad del sonido que depende de su frecuencia (cantidad de vibraciones por segundo), permitiendo distinguir entre sonidos graves (baja frecuencia) y agudos (alta frecuencia).
• Timbre: Es la cualidad del sonido que permite distinguir entre dos sonidos de la misma altura (tono) e intensidad, producidos por diferentes fuentes o instrumentos. Se debe a la combinación de armónicos.

Tipos de Ondas Sonoras por Frecuencia

• Ondas Infrasónicas: Son aquellas cuyas frecuencias están por debajo del umbral de audición humana (aproximadamente 20 Hz).
• Ondas Ultrasónicas: Son aquellas cuyas frecuencias están por encima del umbral de audición humana (aproximadamente 20.000 Hz).

Atenuación, Absorción y Contaminación Acústica

Atenuación y Absorción de Energía

A medida que una onda se aleja de su fuente emisora, su energía disminuye. Este fenómeno se conoce como atenuación. Se produce porque la energía se distribuye sobre una superficie cada vez mayor del frente de onda (en el caso de ondas esféricas, la intensidad disminuye con el cuadrado de la distancia). Esto significa que la energía que alcanza cada partícula del medio es menor, lo que reduce su vibración.

Además, los rozamientos entre las partículas del medio y otras interacciones provocan una absorción de energía, transformando parte de la energía de la onda en calor. Este proceso contribuye a la disminución de la intensidad de la onda.

Contaminación Acústica y Umbrales de Sonido

La Contaminación Acústica se refiere a la presencia de sonidos y ruidos excesivos o molestos que pueden causar efectos negativos en la salud humana y el medio ambiente.

Umbrales de Sonido:

• Ruido Peligroso: Niveles de sonido a partir de 90-100 dB (decibelios) pueden ser perjudiciales con exposición prolongada.
• Umbral del Dolor: Aproximadamente 140 dB, nivel que puede causar daños irreversibles en el tímpano y el sistema auditivo.