Propiedades y Fenómenos de las Ondas Sonoras: Intensidad, Tono, Timbre y Más

Propiedades de las Ondas Sonoras

Intensidad

La intensidad física u objetiva, es decir, el volumen acústico, es la energía que transmite la onda sonora por unidad de tiempo a través de la unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación. La intensidad fisiológica o subjetiva es la sensación sonora de mayor o menor intensidad que percibe el oído humano. Para medir el nivel de intensidad sonora, se utilizan los decibelios.

Tono

Los sonidos graves o tonos bajos corresponden a las ondas de baja frecuencia. Los sonidos agudos o tonos altos corresponden a las ondas de mayor frecuencia.

Timbre

El timbre nos permite distinguir dos sonidos de igual intensidad y tono emitidos por dos focos sonoros distintos. Depende de la forma de la onda sonora y nos permite distinguir si un sonido procede de un violín o de una guitarra.

Fenómenos Ondulatorios

Principio de Huygens

El principio de Huygens establece que todo punto de un frente de onda se convierte en un foco puntual productor de ondas elementales secundarias, de igual velocidad y frecuencia que la onda inicial, cuya superficie envolvente constituye un nuevo frente de onda.

Difracción

La difracción es la desviación en la propagación rectilínea de las ondas cuando estas atraviesan una abertura o pasan próximas a un obstáculo.

Reflexión

La reflexión es el fenómeno por el cual, al llegar una onda a la superficie de separación de dos medios, es devuelta al primero de ellos junto con una parte de la energía del movimiento ondulatorio, cambiando su dirección de propagación.

Leyes de la Reflexión

• El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo reflejado están situados en el mismo plano.
• El ángulo de incidencia (i) y el ángulo de reflexión (r) son iguales.

Refracción

La refracción es el fenómeno por el cual, al llegar una onda a la superficie de separación de dos medios, penetra y se transmite en el segundo de ellos junto con una parte de la energía del movimiento ondulatorio.

Leyes de la Refracción

• El rayo refractado, la normal y el rayo incidente están en el mismo plano.
• La razón entre el seno del ángulo de incidencia y el del ángulo de refracción es una constante igual a la razón entre las respectivas velocidades de propagación del movimiento ondulatorio. Esta cantidad constante se denomina índice de refracción relativo del segundo medio respecto al primero.

Polarización

Decimos que una onda no está polarizada cuando son igualmente posibles todas las direcciones de oscilación de las partículas del medio a lo largo del tiempo; o bien, cuando la onda está formada por la superposición de muchas ondas cuyas vibraciones tienen lugar en distintas direcciones, como en el caso de la luz. De lo contrario, la onda está polarizada.

Tipos de Polarización

• Polarización rectilínea o lineal: Una onda está polarizada rectilíneamente si la vibración tiene lugar siempre siguiendo rectas con la misma dirección perpendicularmente a la dirección de propagación. Llamamos plano de polarización al formado por la dirección de vibración y la dirección de propagación.
• Polarización circular y polarización elíptica: Una onda está polarizada circularmente o elípticamente si la vibración de un punto a lo largo del tiempo tiene lugar siguiendo, respectivamente, círculos o elipses situados en planos perpendiculares a la dirección de propagación de la onda.

Pulsaciones o Batidos

Las pulsaciones o batidos son variaciones periódicas de la amplitud de la onda producida por la interferencia de dos ondas de frecuencias ligeramente diferentes. La frecuencia con la que un punto dado se convierte en nodo se denomina frecuencia de pulsación.

Onda Estacionaria

Llamamos onda estacionaria a la onda producida por interferencia de dos ondas armónicas de igual amplitud y frecuencia que se propagan en la misma dirección y sentido contrario. La onda estacionaria es armónica de igual frecuencia que las componentes y su amplitud es independiente del tiempo, pero varía sinusoidalmente con la abscisa (x).

Efecto Doppler

El efecto Doppler consiste en el cambio que experimenta la frecuencia con que percibimos un movimiento ondulatorio respecto de la frecuencia con la que ha sido originado, a causa del movimiento relativo entre la fuente y el receptor.

Casos del Efecto Doppler

• Fuente sonora en movimiento y receptor fijo.
• Receptor en movimiento y fuente sonora fija.
• Fuente sonora y receptor en movimiento.