Ondas y Sonido: Propiedades, Tipos y Fenómenos Acústicos

Ondas: Definición y Clasificación

Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto.

Clasificación de las Ondas

• Según el medio por el que se propagan:
  • Ondas mecánicas: Necesitan un medio material para propagarse.
  • Ondas electromagnéticas: No necesitan un medio material para propagarse, pueden hacerlo en el vacío.
• Según el número de dimensiones que involucran:
  • Unidimensionales: Se propagan en una sola dimensión.
  • Bidimensionales: Se propagan en dos dimensiones.
  • Tridimensionales: Se propagan en tres dimensiones.
• Según la relación entre la vibración y la dirección de propagación:
  • Transversales: La vibración es perpendicular a la dirección de propagación.
  • Longitudinales: La vibración es paralela a la dirección de propagación.

Características de las Ondas

• Frecuencia: Magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno periódico (Hz). Representa el número de veces que una onda sube y baja.
• Amplitud: Medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o cuasiperiódicamente en el tiempo. Representa la altura de la onda.
• Periodo: Tiempo transcurrido entre dos puntos equivalentes de la oscilación.
• Longitud de onda: Distancia real que recorre una onda en un determinado intervalo de tiempo.

Donde:

• P = Periodo
• W = Pulsación
• K = Número de onda

Acústica: El Estudio del Sonido

(Basado en un video)

• Las ondas sonoras se pueden transformar en ondas eléctricas.
• A mayor amplitud, mayor intensidad del sonido.
• Sonido agudo: mayor frecuencia.
• Sonido grave: menor frecuencia.
• Resonancia: Amplificación del sonido y traslación de las frecuencias.

El Sonido: Naturaleza y Propiedades

El sonido se produce por la vibración de un medio elástico, que puede ser sólido, líquido o gaseoso.

Tipos de Sonido

• Los sonidos que el ser humano puede escuchar son aquellos cuya frecuencia está entre 20 Hz y 20000 Hz.
• Infrasonido: 0 – 20 Hz
• Sonido audible: 20 Hz – 20000 Hz
• Ultrasonido: +20 kHz (+20000 Hz)

Características del Sonido

Cualquiera que sea la frecuencia que tenga un sonido, se caracteriza por ser una onda de tipo mecánica, longitudinal, donde el medio que vibra lo hace por variaciones de presión.

Transmisión del Sonido

La velocidad con que se transmite el sonido depende de la elasticidad del medio.

• Aire: 340 m/s (a temperatura ambiente)
• Agua: 1450 m/s

Velocidad del Sonido

El sonido varía con la temperatura del medio, por lo que la velocidad de este a 0 °C será de 330 m/s y ésta aumentará 0.6 m/s por cada grado de temperatura que aumente el medio de transmisión.

Intensidad (dB)

Es la energía sonora que transporta una onda por unidad de tiempo a través de una unidad de área.

La intensidad es directamente proporcional a la amplitud e inversamente proporcional a la distancia. (A mayor distancia, se necesita mayor volumen para mantener la misma intensidad).

• Umbral del dolor: 140 dB
• Rock ruidoso: 115 dB
• Murmullo cercano: 20 dB

Tono (Altura)

Característica relacionada con la frecuencia. Las frecuencias más bajas producen sonidos graves y las más altas producen sonidos agudos.

Timbre

Característica que permite diferenciar entre dos sonidos de igual tono e intensidad.

Fenómenos Acústicos

Reflexión del Sonido

Es una propiedad característica del sonido, que algunas veces llamamos eco. Se produce cuando las ondas sonoras se reflejan al chocar con una superficie.

Refracción del Sonido

Cuando el sonido pasa de un medio a otro, se produce refracción. Es una desviación del sonido. En un día caluroso, la refracción es ascendente y en un día frío es descendente.

Absorción del Sonido

La capacidad de absorción del sonido de un material es la relación entre la energía absorbida por el material y la energía reflejada por el mismo (ej. cartón en los estudios de música).

Difracción del Sonido

Si el sonido encuentra un obstáculo en su dirección de propagación, es capaz de rodearlo y seguir propagándose. Rodea el obstáculo siempre y cuando no sea absorbente.

Interferencia del Sonido

Se produce cuando dos o más ondas sonoras se superponen.

Resonancia

Se refiere a la amplificación de la amplitud de la vibración.

Efecto Doppler

Hace referencia al cambio aparente en la frecuencia de una onda debido al movimiento relativo entre la fuente de la onda y el observador. Por ejemplo, el cambio de tono del sonido de una ambulancia al acercarse o alejarse.