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Características del sonido
Descripción
Llamamos sonido a la sensación auditiva que produce en nosotros el fenómeno físico originado por las vibraciones de los cuerpos y que se propagan en un medio elástico. Para que se produzca sonido se requiere la existencia de un cuerpo vibrante, denominado foco o fuente (por ejemplo, una cuerda tensa, una varilla, una lengüeta, etc.) y de un medio elásticoque transmita esas vibraciones, propagándose por él constituyendo lo que se denomina onda sonora. Sin la existencia de ese medio elástico el sonido no podría propagarse. Como ya hemos visto, las ondas que necesitan de un medio elástico para su propagación se denominan ondas mecánicas y las ondas de sonido pertenecen a este grupo. El concepto resulta más claro si se analiza el ejemplo de un resortelargo (Figura 1).En el estado inicial (a), el resorte se encuentra en equilibrio. La distancia entre las espiras es constante en toda la extensión del resorte. En (b) se empuja la primera espira bruscamente, perturbando el estado de equilibrio: la distancia entre las primeras espiras disminuye, produciendo un aumento de presión entre las espiras debido a que no es posible mover instantáneamentetodo el resorte a la vez. Las espiras comprimidas tienden a descomprimirse ejerciendo mayor presión sobre las demás que las rodean a menor presión, a las que a su vez comprimen, resultando un desplazamiento de la perturbación (c). Este proceso se repite en forma continua, como se muestra en (d) - (f) y la perturbación se aleja, así, del extremo en que se realizó la perturbación.

1

(a)

(b)(c)

(d)

(e)

(f)

Figura 1: propagación

de una perturbación a través de un resorte

En el caso de las ondas sonoras, el efecto es similar. La fuente de sonido provoca un tren de pulsos de presión que modifica el aire que la rodea. El aire comprimido tiende a descomprimirse ejerciendo mayor presión sobre el aire que lo rodea a menor presión, al que a su vez comprime resultando enun desplazamiento de la perturbación sonora. En la Figura 2 se ejemplifica la propagación de una onda de presión dentro de un tubo lleno de aire; la fuente de sonido será representada por el movimiento brusco de un pistón sobre la columna de aire. En el estado inicial (a), el aire se encuentra en equilibrio. En (b) un pistón comprime bruscamente el aire provocando un aumento de presión sobre sucara interna al tubo. La presión del aire dentro del tubo, P, se grafica en (a´), en donde x es la posición dentro del tubo. En (b) el pistón se coloca en una posición anterior a la posición inicial, y la presión del aire en la zona inmediata a su cara interna disminuye bruscamente, tal como se observa en (b´). Sin embargo, de acuerdo a lo que vimos en la Figura 1, la perturbación inicial sedesplaza por el tubo provocando aumentos de presión en la medida que avanza. La zona de máxima presión en el tubo se corresponde con la máxima amplitud de la onda de presión en el gráfico P vs. x.

2

(a) P (a´)

x

(b) P (b´)

x

(c) P (c´)

x

(d) P (d´)

x

(e) P (e´)

x

Figura 2. propagación de una perturbación a través de un tubo.(de
Introducción a la acústica de FedericoMiyara)

Se puede observar entonces que el sonido es una sucesión de compresiones y rarefacciones del aire. Si nos ubicamos en un punto en el espacio (una posición fija) por el cual se propaga una onda sonora, veremos como la presión atmosférica aumenta y disminuye periódicamente.

3

La presión atmosférica se mide en pascales y es del orden de los 100.000 Pa (o como en los informesmeteorológicos de 1000 hPa). Sin embargo, los cambios de presión producidos por una onda sonora son muy pequeños respecto al valor de presión atmosférica. Los sonidos más intensos que se perciben implican un incremento de tan solo 20 Pa. Por esta razón es más razonable considerar únicamente la variación de presión provocada por el sonido, es decir distinguir la presión atmosférica en ausencia de...