La Física del Sonido: Ondas, Propiedades Acústicas y Control de Ruido

Introducción a la Acústica: Naturaleza y Propagación del Sonido

Lo que llamamos sonido es una perturbación que se propaga en los medios materiales (gases, líquidos y sólidos) y que nuestro sentido del oído puede percibir.

Por tanto, para que se produzca sonido se necesita:

• Una fuente sonora (un cuerpo que vibre).
• Un medio material para que se propague la vibración.
• Un receptor (oído).

Propagación Ondulatoria

El sonido se propaga en forma de ondas, debido a que las moléculas que forman el aire se comprimen y se descomprimen muchas veces a causa de la vibración del cuerpo, acumulando energía y transmitiéndola a las moléculas vecinas.

En una onda se transmite energía, pero no materia.

Características de la Onda Sonora

La distancia entre la posición extrema y de reposo del punto rojo se llama amplitud de movimiento. La distancia entre dos máximos consecutivos de la cuerda recibe el nombre de longitud de onda (representada por la letra griega lambda, $\lambda$).

Propiedades Físicas del Sonido

1. Intensidad (Volumen)

La intensidad del sonido está relacionada con la cantidad de energía que llega a nuestros oídos. Se mide en decibelios (dB).

Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB). Este parámetro lo medimos con el sonómetro y los resultados se expresan en decibelios (dB).

El nivel máximo aconsejable de exposición sonora es de 65 dB.

2. Tono (Altura)

El tono es la cualidad que nos permite distinguir un sonido grave de otro agudo. Está relacionada directamente con la magnitud física frecuencia.

• Los sonidos graves son los de frecuencia baja.
• Los sonidos agudos son los de gran frecuencia.

3. Timbre

El timbre nos permite distinguir dos sonidos de la misma intensidad y la misma frecuencia. Por ejemplo, nos permite distinguir el sonido de una trompeta y un violín aunque emitan la misma nota con la misma intensidad. (Esto está relacionado con la forma de la onda).

Fenómenos Ondulatorios Asociados al Sonido

Reflexión

La reflexión es el fenómeno por el cual las ondas sonoras, al chocar con una superficie rígida, cambian de dirección, cumpliéndose siempre que el ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.

Eco

El eco es el fenómeno por el cual, debido a la reflexión de las ondas sonoras, nuestro oído puede percibir un sonido más de una vez.

Para percibirlo necesitamos que entre la fuente del sonido y la superficie reflectora haya 17 metros o más, ya que nuestro oído solo distingue dos sonidos si se producen al menos con 0,1 s de diferencia.

Reverberación

La reverberación es el fenómeno por el cual los sonidos se prolongan un poco después de haber sido emitidos, como consecuencia de la superposición de ondas sonoras, incidente y reflejada. El tiempo que perdura se llama tiempo de reverberación.

Contaminación Acústica (Ruido)

La contaminación acústica se produce cuando las personas o los animales son expuestos a niveles de ruido que son estresantes o perjudiciales para el oído. El ruido es causado por el tráfico rodado, los aviones, los trenes, las industrias y centros de entretenimiento, como bares y discotecas.

Estrategias para Reducir la Contaminación Acústica

Existen diversas medidas para mitigar el impacto del ruido ambiental:

1. Los edificios pueden ser aislados para mantener alejados los ruidos fuertes.
2. Las trayectorias de vuelo de aeronaves pueden desviarse lejos de las ciudades.
3. El tráfico puede ser reducido en los centros urbanos.
4. La legislación puede establecer límites a la intensidad del ruido de los centros de entretenimiento.