Fundamentos de la Acústica: Características, Propagación y Fenómenos Ondulatorios del Sonido

Fundamentos de la Acústica: Naturaleza y Propagación del Sonido

El sonido se origina a partir de un objeto que vibra. Es una onda longitudinal y mecánica, lo que significa que requiere de un medio material (sólido, líquido o gas) para propagarse.

Rapidez del Sonido

La rapidez de propagación del sonido depende principalmente de dos factores:

• Elasticidad del medio: A mayor rigidez o elasticidad, mayor rapidez.
• Temperatura del medio: A medida que se incrementa la temperatura, el sonido se propaga más rápidamente.

Características Físicas del Sonido

El sonido posee tres características fundamentales que permiten diferenciar las distintas sensaciones auditivas:

1. Intensidad
2. Tono
3. Timbre

Timbre

Esta característica permite distinguir el sonido de igual intensidad y tono producido por dos fuentes emisoras distintas. El timbre está relacionado con la forma de la onda (los armónicos).

Intensidad

Permite diferenciar los sonidos fuertes de los débiles. Está relacionada con la cantidad de energía que transporta la onda. A mayor amplitud, mayor energía, y por lo tanto, el sonido tiene mayor intensidad.

Tono (Altura)

Es la capacidad de distinguir sonidos agudos y graves. Depende de la frecuencia de la onda. Mientras mayor sea la frecuencia de la onda, más agudo será el sonido, y viceversa.

Fenómenos Ondulatorios del Sonido

Reflexión del Sonido

Ocurre cuando una onda llega al límite del medio material en que se propaga. Una parte de la onda se devuelve, cambiando o invirtiendo su dirección.

Eco

Si se emite un sonido (como un grito) frente a un obstáculo (ej. una montaña), se oirá primero el sonido directo y después el sonido reflejado. Para diferenciar el sonido original del reflejado, estos deben tener una diferencia de tiempo mínima de 0.1 segundos.

Reverberación

Es cuando la onda sonora experimenta múltiples reflexiones y llegan al oído con una diferencia de tiempo menor a 0.1 segundos. Esto entorpece la claridad de la audición, ya que el oído no diferencia entre el sonido directo y el reflejado. Para que este fenómeno ocurra, el obstáculo debe estar a menos de 17 metros.

Absorción del Sonido

La onda sonora, cuando incide sobre una superficie, puede ser absorbida por el material. Los materiales suaves y con porosidades, como las esponjas, alfombras y las cortinas, resultan ser buenos absorbentes acústicos.

Refracción

Es el cambio de dirección de propagación de una onda cuando se transmite de un medio a otro, debido al cambio en su rapidez. El cambio de dirección solo incide si la onda llega en un ángulo distinto de 90° a la superficie. Cuando el sonido cambia de un medio a otro, cambian su rapidez y su longitud de onda, pero su frecuencia siempre es la misma.

Difracción

Permite que una onda sea capaz de sortear obstáculos o doblar esquinas. Cuando la onda llega a la esquina, esta actúa como un nuevo punto de partida, de manera que la propagación no se interrumpe en ese punto.

Interferencia

Cuando dos ondas pasan simultáneamente a través de una misma región, se produce el fenómeno de interferencia, en el que las ondas viajeras se combinan, dando origen a una onda resultante.

Resonancia

Ocurre cuando un cuerpo se ve afectado por una fuente externa cuya frecuencia es igual a la frecuencia natural del cuerpo. En este caso, la amplitud de oscilación de las partículas del cuerpo aumenta drásticamente.

Efecto Doppler

Describe el cambio aparente en la frecuencia de una onda percibida por un observador cuando la fuente sonora o el observador están en movimiento relativo. Por ejemplo, si escuchas un sonido en movimiento, la frecuencia percibida por el observador es diferente a la frecuencia real del sonido. El sonido se percibe más agudo cuando se acerca y más grave cuando se aleja.