Fundamentos de Acústica: Definiciones Clave de Ondas y Sonido

Fundamentos y Propiedades del Sonido

Timbre

El timbre permite diferenciar dos tonos de igual intensidad y frecuencia emitidos por dos focos emisores diferentes. El timbre depende del número y de la intensidad de los armónicos que acompañan al armónico fundamental.

El timbre es consecuencia de la complejidad de los sonidos. Un sonido no suele ser puro, sino resultado de la suma de varios armónicos, que son movimientos ondulatorios puros superpuestos.

Tono y Frecuencia

El tono es una magnitud subjetiva y se refiere a la altura o gravedad de un sonido. La frecuencia es una magnitud objetiva y medible, referida a ondas periódicas.

Para las frecuencias comprendidas entre 1000 Hz y 3000 Hz, el tono es relativamente independiente de la intensidad.

Clasificación de Tonos por Frecuencia

• Graves: Frecuencia comprendida entre 20 Hz y 360 Hz.
• Medios: Frecuencia entre 360 Hz y 1400 Hz.
• Agudos: Frecuencias entre 1400 Hz y 20.000 Hz.

Fenómenos de Interacción Ondulatoria

Resonancia

Una fuente de sonido débil puede, bajo ciertas circunstancias, producir un nivel de sonido muy alto. Este fenómeno se denomina resonancia.

Resonancia de Helmholtz

Este tipo de resonancia es el resultado de la combinación de una cavidad y una entrada a dicha cavidad en forma de cuello o tubo.

Venting

El venting es un agujero o surco en un molde o carcasa que comunica la cavidad residual del canal con el aire exterior. Su función es reducir, ligeramente, los sonidos amplificados de baja frecuencia y permitir la salida del canal de los sonidos graves.

Onda Estacionaria

Hasta ahora, las ondas se propagaban sin encontrar ningún obstáculo en su camino, en medios sin límites. Es lo que llamamos ondas viajeras. Una onda estacionaria se forma por la superposición de ondas viajeras.

Superposición (Interferencia)

Cuando dos ondas sonoras producidas por dos focos emisores diferentes coinciden en un punto, se produce una superposición (o interferencia). En dicho punto se genera una nueva onda cuya función de onda es la suma de las funciones de onda de las ondas incidentes.

Propagación y Comportamiento del Sonido

Difracción

La difracción se produce cuando un obstáculo impide el avance de una parte de un frente de ondas. Es la propiedad que permite a las ondas sonoras propagarse en todas direcciones a partir de aberturas en obstáculos.

Los puntos del frente de onda que no están cubiertos por el obstáculo se comportan como focos emisores de nuevos frentes de ondas.

Refracción

La refracción es la desviación en la dirección que experimenta una onda sonora cuando atraviesa diferentes medios materiales de propagación. Esta desviación se debe al cambio de velocidad de propagación de las ondas sonoras en los diferentes medios materiales.

• Cuando una onda sonora accede a un medio material por el que se propaga más lentamente, el ángulo de refracción será menor que el ángulo de incidencia, y viceversa.
• La frecuencia de la onda sonora en los diferentes medios materiales de propagación no varía.

Reflexión

La reflexión es el cambio de dirección y sentido que sufre una onda al encontrarse con un obstáculo.

Tipos de Reflexión

1. Reflexión especular: Se produce cuando la superficie contra la que impactan las ondas sonoras posee irregularidades pequeñas, es decir, irregularidades de longitud menor a la longitud de onda de la onda sonora incidente.
2. Reflexión difusa: Se produce en direcciones variadas. Se da cuando las irregularidades de la superficie de impacto de las ondas sonoras son de un orden de magnitud comparable al de la longitud de onda de la onda sonora incidente.

Velocidad de Propagación de Ondas Sonoras

La velocidad de propagación varía significativamente según el medio material:

• En el aire: 343 m/s
• En el agua: 1493 m/s
• En la madera: 3700 m/s
• En el hormigón: 4000 m/s
• En el acero: 5100 m/s
• En el aluminio: 6400 m/s