PSU Ciensias

CIENCIAS (FÍSICA)
MODULO 1
Eje temático: Física: El sonido - La luz - La Electricidad
EL SONIDO
I. Vibraciones y sonido
Pese a que el sonido puede definirse de diversas formas, su concepción más
básica, se relaciona con su capacidad de estimular nuestra percepción auditiva.
En otras palabras, aunque suene obvio, sonido es lo que escuchamos, es decir,
aquellas perturbaciones y/o estímulosque activan nuestros tímpanos
haciéndonos ori.
De una u otra forma, todos los sonidos se originan en la vibración de un cuerpo
o porción de sustancia (sólido, líquido o gas) que vibra y transmite esta
vibración al medio que le rodea o a los objetos con los que están haciendo
contacto. Por ejemplo, si golpeamos la superficie de una mesa, esta vibrará y
trasmitirá dicha vibración al aire y alsuelo. Las vibraciones que se transmiten
por el aire hacen estimulan nuestros tímpanos, los que trasmiten el
movimiento a la cadena de huesecillos, etc., produciendo finalmente la
sensación sonora. No obstante, tal como señalaremos más adelantte, no todas
las vibraciones son capaces de producir sonidos.
Habitualmente, al estudiar el sonido clasificamos los objetos que vibran en:
cuerdas,láminas y cavidades, aun cuando muchas veces los sonidos que
escuchamos provienen simultáneamente de estas tres fuentes. Así ocurre en
una guitarra acústica, un violín y en un piano.
Desde el punto de vista físico, un sonido tiene tres características que permiten
identificarlos y difrenciarlos de otros, dichas características se denominan
cualidades del sonido, y corresponden a la altura, laintensidad y el timbre.
La altura corresponde físicamente a la frecuencia de la vibración, la intensidad
está asociada a la amplitud de la vibración y el timbre a la forma de la
vibración.
¿Qué significa cada uno de estos términos?
Revisemos primero la idea de frecuencia.
Si cuelgas de un hilo una piedra y la haces oscilar como un péndulo, podrás
reconocer fácilmente la frecuencia de laoscilación y su amplitud. La frecuencia
corresponde al número de oscilaciones que realiza en la unidad de tiempo, esta
unidad de tiempo en el sistema internacional de unidades, corresponde al
segundo. Por ejemplo, si realiza el péndulo realiza 15 oscilaciones en medio
segundo (30 s), su frecuencia será 0,5 oscilaciones por segundo, que resulta
de dividir el número total de oscilaciones por eltiempo empleado en
producirlas:

frecuencia 

 oscilacion es 
oscilacion es 15

 0,5

tiempo
30s
 segundo 

Dado que la frecuencia puede expresarse en oscilaciones/segundo;
ciclos/segundo; vibraciones/segundo, etc. es conveniente uniformar estas
expresiones empleando la unidad del sistema internacional, que es el Hertz
[Hz], de modo que podemos escribir

frecuencia  0,5HzEs importante notar que el tiempo que tarda un péndulo en realizar una
oscilación completa, es decir, el tiempo que tarda en ir y volver, es lo que
denominamos período de la oscilación. Aunque de manera análoga a la
frecuencia se puede determinar dividiendo el tiempo por el número de
1

oscilaciones producidas, es posible demostrar que si designamos por T al
período f a la frecuencia,entonces podemos escribir

Es decir, frecuencia y período de oscilación son magnitudes inversamente
proporcionales. Esto, que es muy claro para el caso del péndulo, también es
válido para las vibraciones de las cuerdas, láminas y de las partículas del aire.
La nota La que emite una cuerda de guitarra o un simple diapasón corresponde
a 440 hertz, es decir, 4400 vibraciones en cada segundo.Decíamos
anteriormente que no todas las vibraciones producen sonido, debido a que
nuestros oídos sólo perciben vibraciones comprendidas entre los 16 hertz y los
20000 Hz (aproximadamente). Evidentemente, este rango varía de una
persona a otra y, en cada persona, suele irse reduciendo con la edad. El tono o
altura de un sonido entonces, es la percepción sicoacústica de la frecuencia, lo
que...