Nada

13. Cualidades del sonido. Nivel de intensidad sonora Los sonidos son ondas mecánicas longitudinales y de presión cuya frecuencia está comprendida entre 20 y 20.000 Hz, que son los límites de audición de una persona adulta normal. Si la frecuencia es baja el sonido es grave, en caso contrario es agudo. En las personas y en los animales la respuesta a las ondas sonoras tiene lugar en el oído, quees sensible a los ligeros cambios de presión producidos por la propagación de la onda sonora. 13.1. Cualidades del sonido Los sonidos se caracterizan y distinguen unos de otros por las siguientes cualidades subjetivas: • Sonoridad, es la cualidad por la que se perciben los sonidos con mayor o menor “fuerza”. Depende de la energía que llega al oído por unidad de tiempo y por unidad de área; estoes, de la intensidad de la onda. Cuando la cuerda se deforma respecto a su posición de equilibrio, las fuerzas elás-ticas la obligan a vibrar generando ondas transversales que se propagan por la cuerda y se reflejan en los extremos. La superposición de estas ondas dan lugar a una interferencia de ondas armónicas estacionarias; esto es, varias ondas estacio-narias de distintas frecuencias queinterfieren entre sí. Como veremos, la forma de la onda resultante es la que permite distinguir dos notas musicales de la misma frecuencia en instrumentos distintos, como un violín y una viola, por ejemplo. Para cada componente armónica estacionaria los extremos de la cuerda han de ser nodos (pues, al estar fijos, no pueden vibrar). Lo significa que, si tomamos co-mo origen de coordenadas el extremoizquierdo de la cuerda, de acuerdo con expuesto en el apartado 11.2, la ecuación que describe correctamente la onda es, 2sincosω=yAkxt ya que en ella el punto x = 0 es un nodo. Entonces, si la longitud de la cuerda es L, el otro extremo de la cuerda es x = L. Los nodos (puntos que no vibran) son aquellos que cumplen que 2λ=xn donde 0,1,2,3,n=…Como el punto x = L es un nodo, tenemos, 2λ=⇒Ln 2λ=Lnpero como ,λ=vf donde v es la velocidad de propagación de la onda y f su fre-cuencia, se deduce que, 2=vfnL que pone de manifiesto que la cuerda sólo puede vibrar con las frecuencias dadas por la ecuación (para 1,2,3,n=… pues n = 0 no tiene sentido físico); esto es, la frecuencia (y, por lo tanto, la longitud de onda) están cuantizadas22. Estas fre-cuencias se denominan naturales, siendo la primera,00122λ=→=⇒=nfvLL que se llama fundamental. Las demás se denominan armónicos y se obtienen dando valores a n. Los dos primeros son, 2º armónico, 20222λ=→==⇒=vnffLL 3º armónico, 303323,323λ=→==⇒=vLnffL La figura muestra una cuerda vibrando en su estado fundamental y en sus dos primeros armónicos. 22Significa que sólo puede tener una serie devalores discretos. Tubos sonoros Consideremos un tubo abierto con un émbolo ajustable que puede desplazarse en su interior, tal como ilustra la figura. Si el émbolo no se mueve, el aire del tubo está en equilibrio y tiene presión y densidad uniformes. Como ya sabemos, si en un instante dado el émbolo se pone rápidamente en movimiento, la capa de aire más próxima también se mueve en el mismosentido y ejerce una fuerza sobre las capas vecinas comprimiéndolas. Se forma, por lo tanto, una región móvil de compresión que avanza a lo largo del tubo, en la que la densidad y la presión del aire son mayores que los correspondientes al equilibrio (zona más oscura de la figura). Durante el regreso del émbolo se forma una región de enrarecimiento (depresión) que avanza también por el tubo, en la quela densidad y la presión son menores que las del equilibrio (zona más clara). Si ejecutamos un movimiento de “vaivén” continuo sobre el émbolo, habremos creado un tren de perturbaciones en el aire que se propaga por el mismo y que constituyen, como ya hemos visto, una onda sonora. En este caso sencillo hemos producido una onda unidimensional que se propaga en la dirección del tubo. Veamos ahora...