Fisica i medio

El sonido
I. Vibraciones y sonido
Los sonidos siempre se originan en un cuerpo (sólido, líquido o gas) que vibra y transmite esta vibración a los objetos con los que están haciendo contacto. Particularmente, si golpeamos la superficie de una mesa, esta vibrará y trasmitirá la vibración al aire y al suelo. Las vibraciones que se transmiten por el aire hacen vibrar nuestros tímpanos, estostrasmiten el movimiento a la cadena de huesecillos, etc., produciendo finalmente la sensación sonora.
Podemos clasificar los objetos que vibran en: cuerdas, láminas y cavidades, aun cuando muchas veces los sonidos que escuchamos provienen simultáneamente de estas tres fuentes. Así ocurre en una guitarra acústica, un violín y en un piano.
Para comprender los fenómenos asociados al sonido, es necesarioque percibas lo que habitualmente oyes con una actitud más consciente y crítica.
Tres son las principales características de los sonidos según los músicos: la altura, la intensidad y el timbre. La altura corresponde físicamente a la frecuencia de la vibración, la intensidad a la amplitud de la vibración y el timbre a la forma de la vibración. Veamos esto con más detalle. Si cuelgas de un hilo unapiedra y la haces oscilar como un péndulo, podrás reconocer fácilmente la frecuencia de la oscilación y su amplitud. La frecuencia corresponde al número de oscilaciones que realiza en la unidad de tiempo. Por ejemplo, si realiza 5 oscilaciones en un segundo, su frecuencia será 5 oscilaciones por segundo. Esto lo podemos expresar como: 5 [pic], 5 [pic]o 5 hertz.
Es importante notar que el tiempoque tarda un péndulo en realizar una oscilación completa, es decir, el tiempo que tarda en ir y volver, es lo que denominamos período de la oscilación. Si designamos por T a este tiempo y por f a la frecuencia, entonces [pic]; es decir, frecuencia y período de oscilación son magnitudes físicas inversas. Esto, que es muy claro para el caso del péndulo, también es válido para las vibraciones de lascuerdas, láminas y de las partículas del aire. La nota La de un diapasón corresponde a 440 hertz. Nuestros oídos perciben vibraciones comprendidas aproximadamente entre los 16 hertz, para sonidos muy graves, hasta los 20.000 hertz, para los muy agudos. Evidentemente, este rango varía de una persona a otra y, en cada persona, suele irse reduciendo con la edad. Se denominan infrasonidos a lasvibraciones acústicas que están por debajo de los 16 hertz y ultrasonidos a las que están por encima de los 20.000 hertz. Hay animales que perciben un espectro sonoro más amplio que nosotros. Los perros, por ejemplo, captan sonidos de entre 40 y 46.000 hertz y los caballos, de entre 31 y 40.000; los elefantes y las reses advierten incluso los infrasonidos.
Podemos hacer corresponder la intensidad a laamplitud de la oscilación. En el caso del péndulo, esta última corresponde a la separación máxima que alcanza la piedra de su posición de equilibrio estable, según se indica en la figura siguiente.
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Si bien la amplitud de una oscilación puede ser medida en metros o centímetros por tratarse de una distancia, la unidad en que medimos la intensidad sonora es el decibel (la décima parte de unbel) que abreviamos dB. En el cuadro siguiente te mostramos la intensidad en dB de algunos ejemplos.
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El timbre de un sonido es aquello que nos permite distinguir la voz de dos personas que cantan una misma canción, o bien diferentes instrumentos que emiten una misma nota musical. Por ejemplo, dos sonidos de igual frecuencia (440 Hz) en un diapasón y una flauta se diferencian por su formasegún se ilustra en la figura siguiente:
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Hay varios fenómenos del sonido que verificamos a diario. Entre ellos tenemos:
a) Transmisión del sonido. El sonido no solo se propaga por el aire. También se trasmite por otros medios materiales: madera, agua, concreto, acero, etc. y lo hace con distintas velocidades. Así, por ejemplo, en el aire que respiramos esta rapidez es de unos 340 m/s,...