5Sonido

ONDAS SONORAS
En su origen, la acústica tenía por objeto el estudio de las ondas
que impresionaban nuestro sentido del oído, ondas que
denominamos, ondas sonoras o sonidos. Pero su dominio se
amplió y comprende ahora las ondas que tienen las mismas
propiedades físicas que el sonido, como son los ultrasonidos.

Los sonidos pueden clasificarse en ruidos, onda no periódica o
pulso, como por ejemploel sonido producido por un tiro de
cañón, una explosión...., y el sonido musical, onda periódica,
como el sonido producido por un violín, un piano o un
cantante.

ONDAS SONORAS
El origen del sonido es un movimiento vibratorio, producido
por cuerpos en movimiento periódico. Pueden ser cuerdas
vibrantes o placas vibrantes, tubos sonoros, etc
S = Smaxcos(kx-ωt)

ΔP = ΔPmaxsen(kx-ωt)

Pero no todoslos movimientos vibratorios producen sonidos. Solo
las vibraciones de frecuencia de 16 Hz hasta 20 000 Hz producen
la sensación de sonido.
Se acostumbra denominar infrasonidos a las ondas sonoras cuya
frecuencia es menor de 16 Hz y ultrasonidos a los de frecuencia
mayor de 20 000 Hz.
La propagación de la onda sonora necesita uno o varios medios
elásticos interpuestos entre la fuente sonora y eloído.
Generalmente el aire sirve de medio elástico en cuyo caso la
velocidad de propagación es del orden de 343 m/s a 20 °C.
Pero también los sólidos y los líquidos transmiten los sonidos.
Por ejemplo los nadadores debajo del agua oyen; y los peces
huyen cuando perciben ruidos. Se puede oír la llegada de un tren
o de un auto, pegando el oído en el riel o en la carretera.

EL OIDO HUMANO
El oídohumano es un detector de sonido notablemente sensible. Los detectores
mecánicos del sonido, que son los micrófonos, apenas pueden igualar al oído
en la detección de sonidos de baja intensidad.
Las ondas sonoras entran en el oído y golpean una membrana elástica, llamada
el tímpano, que vibra en resonancia a la misma frecuencia que la onda.

EL OIDO HUMANO
Una cadena de tres huesecitos transmiten lasvibraciones, amplificándolas, a
un fluido situado en el oído interno. Los movimientos del fluido son
detectados por fibras de longitud y espesores diferentes que vibran cada una
con su frecuencia propia.

Las vibraciones de las fibras
se transforman en señales
eléctricas que son llevadas
por los nervios auditivos
hasta el cerebro en donde la
sensación de sonido se
realiza.

CARACTERISTICA DELSONIDO: INTENSIDAD
El movimiento de una onda incluye la propagación de la
energía. El nivel de la transferencia de energía se expresa en
términos de la intensidad, que es la energía transportada por
unidad de tiempo a través de una unidad de área.
2

1
1
⎧∂
⎫
2
Δ K = Δ mv = ( ρ A Δ x ) ⎨ [s max cos( kx − ω t ) ]⎬
2
2
⎩ ∂t
⎭
1
Δ K = ρ A ( ω s max ) 2 sen 2 ( kx ) Δ x para t = o
2
λ
1
1
1
2
K λ = ρA(ωsmax ) ∫ sen 2 (kx)dx = ρA(ωs max ) 2 ( λ )
0
2
2
2

La intensidad es proporcional al cuadrado de la amplitud, o
sea que para una frecuencia dada un sonido nos parece más y
más intenso si su amplitud crece.

CARACTERISTICA DEL SONIDO: INTENSIDAD

La intensidad para un punto es inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia al origen.
Para ser oídos, los sonidos deben tener una intensidadmayor
que el umbral de audición y una intensidad menor a cierto
valor que el oído no puede tolerar, llamado umbral de la
sensación dolorosa.

Una barra de aluminio Y=7 1010 N/m2, densidad ρ=2.7 g/cm3 y
sección 5 cm2, transmite un movimiento ondulatorio armónico
producido por una fuente de 100 Hz de frecuencia y 20 W de
potencia. Calcular: a) la velocidad de propagación y la longitud
de onda. b) laecuación de la onda armónica.

El oído oye intensidades sonoras de 10-12 W/m2 hasta 1 W/m2. A
causa de este gran intervalo de intensidades, se prefiere utilizar una
escala logarítmica (base 10) en vez de la escala natural.
Para esto se define el nivel de intensidad β de una onda sonora,
como
⎛ I ⎞
β = 10 log⎜⎜ ⎟⎟
⎝ Io ⎠

Siendo Io una intensidad arbitraria de referencia, que se toma
igual a...