Fundamentos de Acústica: Ondas, Sonoridad y Fenómenos Ondulatorios

La Escala Logarítmica de Sonoridad (Decibelios)

Para comprender la percepción del sonido, se establece la escala logarítmica de sonoridad o sensación sonora, también conocida como escala decibélica, ya que su unidad es el decibelio (dB). Para ello, partimos de la existencia de un umbral de audición, que es la intensidad mínima de la onda por debajo de la cual no percibimos sonido. Este valor umbral depende de la frecuencia del sonido escuchado (no se es igualmente sensible a todas las frecuencias) y varía de una persona a otra. Sin embargo, se toma como valor promedio de referencia I₀ = 10⁻¹² W/m².

Ondas Estacionarias: Conceptos y Formación

Las ondas estacionarias corresponden a un caso particular de interferencia entre dos ondas idénticas que se propagan en una zona limitada de un mismo medio y en sentidos opuestos. Para determinadas frecuencias de oscilación, se forma una onda limitada entre ambos extremos en la que se aprecian claramente puntos fijos que no vibran (denominados nodos) y puntos que vibran con la máxima amplitud (denominados vientres o antinodos). El número de nodos y vientres depende de la frecuencia de oscilación.

En realidad, una onda estacionaria no es exactamente una onda viajera, ya que cada punto mantiene su vibración con el tiempo; podemos decir que se trata de una onda no viajera.

La ecuación de una onda estacionaria se obtiene al sumar la ecuación de una onda que se desplaza hacia la derecha con la ecuación de la misma onda que se desplaza hacia la izquierda. Por ejemplo, si una onda viajera se representa como Y₁ = A·cos(kx – ωt), la onda estacionaria resultante de la superposición de dos ondas de este tipo (una viajando a la derecha y otra a la izquierda) presentará:

• Vientres (Antinodos): Puntos donde la amplitud es máxima (A' = 2·A).
• Nodos: Puntos donde la amplitud es nula (A' = 0).

Propiedades Fundamentales del Sonido e Interferencia de Ondas

Intensidad del Sonido

La intensidad de un sonido es la cantidad de energía que atraviesa en un segundo la unidad de superficie colocada perpendicularmente a la dirección de propagación del sonido. Se mide en vatios por metro cuadrado (W/m²). La intensidad depende de la amplitud de la onda y permite distinguir entre sonidos fuertes (ondas de gran amplitud) y débiles (ondas de poca amplitud). La sensación que se produce en el oído al percibir cierta intensidad de sonido se llama sonoridad o intensidad fisiológica.

Tono del Sonido

El tono es una cualidad relacionada con la frecuencia del sonido. Nos permite distinguir entre sonidos agudos (frecuencia alta) y sonidos graves (frecuencia baja).

Timbre del Sonido

El timbre es una cualidad que nos permite distinguir dos sonidos con la misma intensidad y el mismo tono, emitidos por dos instrumentos diferentes. Está relacionado con la forma de la onda.

Interferencia de Ondas

La interferencia de ondas es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una onda resultante de mayor, menor o igual amplitud. Por ejemplo, cuando las ondulaciones producidas en el agua por dos piedras lanzadas a la vez en un estanque se entrecruzan, las olas parecen reforzarse en unas zonas mientras que en otras tienden a anularse.

En el estudio de las interferencias se aplica el principio de superposición, que establece que "la perturbación producida en un punto por dos o más ondas corresponde a la suma algebraica de las perturbaciones de cada una de las ondas por separado".

El caso más sencillo corresponde a la interferencia entre ondas armónicas que tienen la misma amplitud, la misma frecuencia y la misma longitud de onda, pero difieren en la fase, y se encuentran viajando en el mismo medio. La consideración de las ecuaciones de cada una de las ondas es fundamental para calcular la onda resultante.