Acustica


Ondas sonoras
Las ondas sonoras son ondas mecánicas longitudinales: mecánicas porque necesitan un medio material para su propagación y longitudinales porque las partículas del medio actúan en la misma dirección en la que se propaga la onda. Las ondas sonoras son un tipo de onda elástica.
Amplitud: Puede decirse que es la altura de la onda. Es la máxima distancia que alcanza un punto al pasode las ondas respecto a su posición de equilibrio. La amplitud está relacionada con la intensidad sonora, a menor amplitud menor intensidad y a mayor amplitud mayor intensidad. El decibelio es la principal unidad de medida utilizada para el nivel de potencia o nivel de intensidad del sonido
Frecuencia: La frecuencia es el número de ciclos (ondas completas que se producen una unidad de tiempo. Enel caso del sonido, la unidad de tiempo es el segundo y la frecuencia se mide en hercios (Hz). Así un frecuencia de 1 Herzio es lo mismo que decir que el sonido tiene una vibración por segundo (por cierto, un sonido de esta frecuencia sería imposible de percibir por el oído humano).
La longitud de onda,
Indica el tamaño de una onda, que es la distancia entre el principio y el final de una ondacompleta (ciclo).
Forma de onda
La forma de onda es la característica que nos permitirá distinguir una nota de la misma frecuencia e intensidad producida por instrumentos diferentes. La forma de onda viene determinada por los armónicos.






Propagación del sonido
Para propagarse precisan de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido) que transmita la perturbación (viaja más rápido en lossólidos, luego en los líquidos va lento, y aún más lento en el aire, y en el vacío no se propaga). Es el propio medio el que produce y propicia la propagación de estas ondas con su compresión y expansión. Para que pueda comprimirse y expandirse es imprescindible que este sea un medio elástico, ya que un cuerpo totalmente rígido no permite que las vibraciones se transmitan.
Las ondas estacionarias sonaquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles. Se puede decir que se encuentran en la Vibración
Los fluidos solo pueden transmitir movimientos ondulatorios en que la vibración de las partículas se da en dirección paralela a la velocidad de propagación a lo largo de la dirección de propagación Así los gradientes de presión que acompañan a la propagaciónde una onda sonora se producen en la misma dirección de propagación de la onda, siendo por tanto estas un tipo de ondas longitudinales (en todos los sólidos también pueden propagarse ondas elásticas transversales)
En los gases la ecuación de la velocidad del sonido es la siguiente:

Aplicando la ecuación de los gases ideales

En sólidos la velocidad del sonido está dada por:

Donde E es el módulode Young y ρ es la densidad. De esta manera se puede calcular la velocidad del sonido para el acero, que es aproximadamente de 5148 m/s
En los líquidos: La velocidad del sonido en el agua es de interés para realizar mapas del fondo del océano. En agua salada, el sonido viaja a aproximadamente a 1500 m/s y en agua dulce a 1435 m/s. Estas velocidades varían principalmente según la presión,temperatura y salinidad.
La velocidad del sonido (v) es igual a la raíz cuadrada del Módulo de compresibilidad (K) entre densidad (ρ).

Velocidad del sonido en el aire

Una velocidad aproximada (en metros/segundo) puede ser calculada mediante la siguiente fórmula empírica:

Donde  es la temperatura en grados Celsius (273 kelvin) (c+273=k);
.
Una ecuación más exacta, referida normalmente comovelocidad adiabática del sonido, viene dada por la fórmula siguiente:

Donde
R es la constante universal
m es el peso molecular promedio del aire (R/m = 287 J/kg K] para el aire),
κ es la razón de los calores específicos (κ=cp/cv siendo igual a 1,4 para el aire), y
T es la temperatura absoluta en Kelvin.

Intensidad del sonido
La intensidad de sonido se define como la potencia acústica transferida por...