Acústica y sonido

ACÚSTICA

Etimología: La palabra acústica viene del griego antigui ἀκουστικός, (capaz de ser oido). 

La ACÚSTICA es la ciencia que estudia la producción, transmisión y percepción del sonido tanto en el intervalo de audición humana (16 a 16 000 Hertz) como en las frecuencias ultrasónicas e infra sónicas. Por sonido entendemos una perturbación que se transmite bajo la forma de ondas decompresión y dilatación a través de cualquier medio elástico. Por ejemplo si se golpea un gong, éste empieza a vibrar y, en consecuencia, la capa de aire que lo circunda se comprime y se dilata. El aire es un medio elástico; por ello la capa que está en contacto con la superficie del gong, cada vez que se comprime, tiende a luego dilatarse más allá del volumen que ocupaba anteriormente, comprimiendoentonces una capa de aire adyacente que a su vez, dilatándose, comprimirá otra capa, y así sucesivamente. Un simple experimento confima que para la propagación del sonido se requiere la prescencia de un determinado medio, por ejemplo el aire. Si hacemos sonar un cascabel bajo una campana de vidrio en la que se va haciendo el vacío, a medida que la cantidad disminuye, el sonido se va apagando hasta unmomento en que deja de ser perceptible.

Análogamente a cuando se observa en el aire, las vibraciones se pueden propagar tambien a través de otros medios elásticos (agua, vidrio, metales), dependiendo la velocidad de propagación de la naturaleza y las condiciones físicas de la sustancia. Por otra parte, cuanto menos elástico es el medio, tanto más rápidamente se amortigua el sonido, inclusocuando atraviesa pequeños espesores. Las sustancias poco elásticas, capaces de apagar los sonidos intensos con espectros relativamente discretos, se utilizan como aislantes acústicos.

Estas compresiones y dilataciones del aire se propagan cada vez a mayor distancia de la fuente sonora. La perturbación producida en el aire por las vibraciones del gong se percibe en el momento en que afecta a lacapa de aire próxima a nuestro oido, lo que da la sensación del sonido. Una propagación de este tipo, a la que no está asociada ningún transporte de materia, recibe, en física, el nombre de propragación de ondas: es, en efecto, análoga a la de ondas circulares producidas por una piedra que cae en el agua; La piedra hace descender el nivel líquido en el punto golpeado, produciendo una oscilación quese transmite al agua circundante. Así se forman los característicos círculos concénetricos que se van ensanchando cada vez más.

Podemos entender mejor el sonido que se produce por las vibraciones de un cuerpo o de un elemento elástico, si tomamos como ejemplo la cuerda de una guitarra: al estirarla y soltarla tiende como todos los cuerpos elásticos a regresar a su posición y longitud inicial.Supongamos que ABA’ es la cuerda de una guitarra en su posición de reposo. Si estiramos esa cuerda jalándola de su punto medio B hacia la derecha, tendremos la cuerda representada por AB’A’, que está alejada una distancia horizontal BB’ de su posición original. Al soltarla pasará por su posición inicial ABA’ y llegará a una posición AB’’A’. Este proceso en teoría, se repite infinitamente, cadapaso de B’ a B’’ tomará un determinado tiempo. Esta vibración puede representarse gráficamente de acuerdo a lo siguiente:

Tomemos un sistema de ejes. En el vertical representamos la distancia horizontal de la cuerda a su posición inicial. En el eje horizontal, el tiempo transcurrido. Al iniciarse el proceso, el tiempo es cero y la distancia es BB’. Con esto podemos trazar el punto M de lagráfica. Cuando el tiempo es t1, la cuerda estará pasando por su posición inicial, o sea que la distancia BB’ se ha reducido a cero. Nótese que la distancia vertical OM es igual a la distancia BB’ de la figura anterior. Tenemos así el punto N de la línea. Pasado otro intervalo de tiempo t1, la cuerda estará en una distancia BB’’ (que es negativa) de su posición inicial. Esto nos da el punto P de la...