Ondas

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CONCEPTOS FÍSICOS DE LAS ONDAS SONORAS Pablo Laforga Fernández. Director-consultor de Ahuza Medio Ambiente S.L. El estudio del sonido debe tener presente tanto la onda sonora (causa) como la sensación percibida (efecto). El comportamiento de la sensación sonora aconseja representar las propiedades físicas del sonido mediante la escala de nivel de una magnitud física. El ruido, sonido indeseado,perjudica la salud física y psíquica; su solución exige actuar en distintos campos: legislación, control de los focos ruidosos, sensibilización ciudadana, acústica de los edificios, etc. El sonido es una sensación producida en el oído por determinadas oscilaciones de la presión exterior. La sucesión de compresiones y enrarecimientos que provoca la onda acústica al desplazarse por el medio hace quela presión existente fluctúe en torno a su valor de equilibrio; estas variaciones de presión actúan sobre la membrana del oído y provocan en el tímpano vibraciones forzadas de idéntica frecuencia, originando la sensación de sonido. Un oído humano normal sólo puede convertir en sensación sonora variaciones de presión que oscilen con una frecuencia entre 16 y 20.000 Hz y cuya amplitud supere eldenominado umbral de audición y no exceda el de sensación de dolor (los valores-umbral dependen de la frecuencia y, a su vez, el rango de frecuencias audibles depende de la amplitud de la variación de presión). Para caracterizar físicamente el ruido se utiliza la presión acústica instantánea o diferencia entre la presión instantánea en un punto y la presión constante de equilibrio; la intensidadacústica o energía por unidad de tiempo que atraviesa la unidad de superficie normal a la dirección de propagación; y la potencia acústica de una fuente sonora o energía por unidad de tiempo emita por la fuente en todas direcciones. El valor medio de la presión acústica es aproximadamente nulo, por lo que es más conveniente utilizar otra magnitud, la presión acústica eficaz o raíz cuadrada del promediotemporal del cuadrado de la presión acústica instantánea, que está relacionada con la energía que transporta la onda. La percepción subjetiva del sonido viene caracterizada por tres cualidades: la intensidad, el tono y el timbre. La intensidad distingue entre sonidos altos y bajos y está relacionada con la intensidad acústica o con la presión acústica eficaz. El tono o altura, diferencia lossonidos agudos de los graves y equivale a la frecuencia del sonido (cuanto más agudo es un sonido mayor es si frecuencia). Los sonidos monotonales (un solo tono) están compuestos, en general, por un sonido principal que determina el tono (frecuencia fundamental) y por otros secundarios con frecuencia igual a un múltiplo entero de la fundamental (armónicos). La contribución relativa de cada armónicodetermina la calidad tonal del sonido o timbre del sonido.

Aparecen, pues, dos conceptos esencialmente distintos aunque íntimamente relacionados: por un lado, la onda sonora o ente físico capaz de producir la sensación de sonido; y por el otro, la sonoridad o sensación subjetiva producida por ciertas variaciones de presión en el oído. El oído es muy sensible, responde a variaciones de presiónextremadamente débiles (el umbral de dolor o sonido audible más alto representa solamente la diezmilésima parte de la presión atmosférica); a variaciones, además, que oscilan en un amplio rango de valores (el umbral de audición o sonido audible más bajo representa únicamente la millonésima parte del umbral de dolor). Sin embargo, no aprecia correctamente la intensidad de un sonido, el oído es incapazde medir la intensidad acústica de dos sonidos de distinto tono, el sonido que oye más alto no tiene por qué ser el de mayor intensidad acústica; sólo es capaz de comparar con cierta precisión la intensidad de sonidos de la misma frecuencia. El oído no responde de modo proporcional a los cambios en la intensidad acústica del sonido; si la intensidad del sonido se duplica, la sensación sonora...
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