Fisica del Sonido

Física del sonido


Qué es el sonido?:

El sonido es una de las herramientas de comunicación mas antigua y conocida; desde los aborígenes que se comunicaban con tambores, hasta los celulares de hoy en día... pero definiremos al sonido como la perturbación de un medio propagador en forma de ondas, en determinado rango de frecuencias y amplitud.

Para que un sonido se pueda escuchar, senecesitan tres factores básicos:

Un emisor de sonido o fuente sonora que produzca el sonido propiamente dicho. Un instrumento musical, un golpe en una puerta, un pájaro cantando y la voz humana son fuentes emisoras de sonido.
Un medio propagador que “traslade” el sonido emitido por la fuente. Todos los elementos (sólidos, líquidos y gaseosos) son, en mayor o menor medida, propagadores desonido. El aire es el medio propagador mas frecuente y se encuentra entre los elementos gaseosos.
Un receptor del sonido. El receptor natural es el oído, aunque el hombre también se las ingenió para crear receptores artificiales a los que llamó “micrófonos”.

Para que un sonido se produzca, además de los factores antes mencionados, se necesita una determinada cantidad de energía, por ejemplo sitocamos una cuerda de una guitarra, ésta sonará en mayor o menor medida, dependiendo de la fuerza (energía) que le hayamos aplicado. Cuando la cuerda vibre, el aire circundante a ella, o mejor dicho, las moléculas de aire próximas a la cuerda, también vibrarán y cuando lo hagan, harán vibrar a las partículas vecinas a éstas. De esta manera, se generará una reacción en cadena en donde cada partículade aire hace vibrar a otras sucesivas, transmitiendo la energía. Cabe aclarar que una molécula de aire no viaja a través del espacio transportando el sonido, sino que cada partícula vibra o se mueve en torno a un punto de equilibrio. Supongamos que tenemos una pileta con agua en reposo en la cual flota una boya. Si nosotros tocamos el agua con el dedo vamos a producir pequeñas ondulaciones que sedisipan de igual forma en todas direcciones. Cuando estas ondulaciones lleguen hasta la boya, ésta se moverá hacia arriba y hacia abajo acompañando a las ondulaciones, pero su posición con respecto al borde de la pileta será prácticamente la misma, es decir que no se desplazará. De igual manera se comportan las partículas de aire cuando vibran transmitiendo energía.
Si imaginamos tres partículasde aire llamadas “a”, “b” y “c”, y las observamos en movimiento, veremos que “b” se mueve hacia “c” mientras que se aleja de “a”. Esto origina un aumento de la presión entre “b” y “c” y una disminución de la presión entre “a” y “b”. Estas oscilaciones de las partículas del aire se conocen con el nombre de presión acústica. Esta presión se superpone, es decir se suma a la presión atmosférica y esdirectamente proporcional a la energía. Por esa razón, cuanto mas fuerte golpeamos la cuerda de la guitarra, mas fuerte se percibe su sonido.



Este gráfico representa el movimiento de las partículas de aire y en él podemos ver como se producen aumentos y disminuciones de la presión.


Las variaciones de presión producidas por la vibración de las partículas de aire tienen estrecha relacióncon el tiempo, dado que una partícula tarda “x” tiempo en moverse. Por esto es posible representar las variaciones de presión o presión acústica con un gráfico que se desprende de la función trigonométrica “seno” en donde se le asigna un valor numérico a cada punto del “recorrido” de la partícula de aire. La onda resultante de este gráfico se conoce con el nombre de onda sonora.



Partículavibrando repetidamente en el tiempo.

En el gráfico podemos ver como la partícula se desplaza desde su punto de reposo cuando se le imprime cierta cantidad de energía. La partícula se desplaza hasta un punto en el cual la energía se equipara con la presión ejercida contra la partícula subsiguiente, al cual llamaremos punto de máxima presión positiva. Luego la partícula comienza un retroceso...