Fundamentos de la Acústica: Vibraciones, Propagación del Sonido y Tipos de Ondas

Vibraciones y Fenómenos Ondulatorios

Vibraciones Periódicas

Se caracterizan por reiterarse a intervalos iguales de tiempo, como la cuerda de una guitarra al oscilar.

Fuentes de Vibraciones

• Vibraciones en Láminas: Ocurren, por ejemplo, cuando se pone una regla sobre una mesa y se la hace vibrar.
• Vibraciones de Cuerdas: Se transmiten a través de un hilo, instrumentos musicales o hilos de pescar.
• Vibraciones en Cavidades: Se generan al soplar la boca de una botella o una flauta.

Transmisión del Sonido

Rapidez de Propagación del Sonido

La rapidez de la luz es mayor que la del sonido.

Eficiencia de Transmisión

Los sonidos graves se transmiten mejor que los agudos.

Reflexión del Sonido

El sonido puede ser representado en ondas. Cuando estas ondas inciden en un muro sólido o en el agua, el sonido se refleja o rebota.

Nota: 17 metros es la distancia mínima para percibir un eco.

Absorción del Sonido

¿Qué ocurre con el sonido que no es reflejado? Los materiales blandos y de baja densidad, como esponjas, alfombras, etc., son aislantes acústicos, ya que absorben el sonido.

Reverberación

Ocurre cuando un sonido se refleja muchas veces al interior de un recinto (Ejemplo: una iglesia).

Características del Sonido

Tono o Altura

A mayor frecuencia, el sonido es más agudo; a menor frecuencia, es más grave.

Escala Diatónica

Escala formada por 8 notas musicales.

Intensidad del Sonido (Volumen)

Mientras mayor sea la amplitud de la oscilación de la cuerda, más fuerte será el sonido. La intensidad se mide en decibelios (dB), utilizando un sonómetro.

Timbre de un Sonido

El timbre permite diferenciar dos sonidos del mismo tono e intensidad.

Periodo y Frecuencia

La frecuencia está ligada al tiempo en que se completa un ciclo (Periodo).

• Rango Audible Humano: 20 Hz a 20.000 Hz.
• Rango Vocal (Aprox.): Hombres: 110-160 Hz; Mujeres: 200-300 Hz.

Clasificación y Elementos de las Ondas

¿Qué es una Onda?

Se clasifican según la forma en que vibran sus partículas, es decir, según el tipo de fenómeno que las origina.

Ondas Transversales y Longitudinales

• Transversal: El sentido de propagación y la dirección de las partículas del medio son perpendiculares.
• Longitudinal: El sentido de propagación y la vibración coinciden.

Ondas Mecánicas y Electromagnéticas

• Mecánicas: Se propagan a través de un medio material.
• Electromagnéticas: Se propagan sin necesidad de un medio.

Tipos de Ondas

• Ondas Viajeras: Se propagan libremente por el espacio, transportando energía (Ejemplo: un temblor).
• Ondas Estacionarias: La energía no se propaga libremente, sino que permanece en una determinada región del tiempo.
• Ondas Armónicas: Ondas que ocurren con un periodo fijo.

Elementos de una Onda

Estos elementos describen las características espaciales y temporales de la onda:

1. Longitud: Distancia entre dos montes (puntos máximos).
2. Amplitud: Es la elongación máxima desde la línea de equilibrio.
3. Periodo: Es el tiempo que se demora en completar una onda.
4. Frecuencia: Número de ondas que se producen en un tiempo determinado.

Propiedades de las Ondas

• Difracción: Propagación a través de pequeñas aberturas.
• Reflexión: Ocurre cuando la onda rebota al incidir sobre una superficie.

Efecto Doppler

Describe el movimiento relativo que existe entre la fuente sonora y el receptor (Ejemplo clásico: el sonido de una ambulancia).