Fisica en el Sonido

El sonido se define como cuando se produce una perturbacion periodica en el aire y se originan ondas sonoras longitudinales


El sonido que puede ser percibido por el humano consiste en ondas sonoras que consisten en oscilaciones de la presión del aire que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro, el sonido para ser mas breves en si son solo vibraciones.
El sonido audible es el que corresponde a las ondas sonoras en un intervalo de frecuencias de 20 a 20000 Hz.

Las ondas sonoras que tienen frecuencias por debajo del intervalo audible, se denominan infrasonicas.

Las ondas sonoras que tienen frecuencias por encima del intervalo audible se llaman ultrasonicas.

La física del sonido es estudiada por la acustica, que trata tanto de la propagación de las ondas sonoras en los diferentes tipos de medios continuos como la interacción de estas ondas sonoras con los cuerpos físicos.

Producion de una onda Sonora

Para que se produzca una onda de sonido, principalmente deben existir dos factores muy importantes .
Es necesaria una fuente de vibracion mecanica y tambien un medio un medio elastico a traves del cual se propague la perturbacion. La fuente puede ser un diapason, una cuerda que vibra, una columna de aire vibrando o un tubo de organo. Los sonidos se producen por materia que vibra.

Las regiones densas en las que un gran numero de moleculas se agrupan acercandose mucho entre si, se llaman compresiones.

Las regiones que tienen relativamente pocas moleculas se conocen como rarefacciones.

Onda sonora

Las ondas sonoras en un medio como el aire, el agua o acero se denominan ondas de compresión. Cuando estas ondas inciden sobre el oído humano se produce una sensación descrita como sonido.

El hercio (Hz) es la unidad que expresa la cantidad de vibraciones que emite una fuente sonora cada segundo (frecuencia). Por ejemplo, el oído humano puede percibir ondas sonoras de frecuencias entre los 20 y los 20.000 Hz. Las ondas que poseen una frecuencia inferior a los 20 Hz se denominan infrasónicas y las superiores a 20000 Hz, ultrasónicas.

La sensación de sonoridad se define utilizando una escala arbitraria cuyo cero (el llamado "umbral de audición") corresponde a I0 = 1 x 10 -12 W/m².


Ondas acústicas

Una onda acústica se caracteriza por su velocidad, su longitud de onda y su amplitud.

La velocidad del sonido depende del medio por el que viaje el sonido y de su temperatura, aunque no de la presión. Dado que las ondas acústicas son ondas mecánicas no se pueden propagar en el vacío, donde no hay materia. La velocidad del sonido en el aire es de unos 340 m/s, mientras que en el agua es de 1500 m/s.

La longitud de onda, λ, de un sonido es la distancia entre picos de señal sucesivos y está relacionada con la velocidad del sonido y su frecuencia f mediante la relación


Magnitudes físicas del sonido

Como todo movimiento ondulatorio, el sonido puede representarse como una suma de curvas sinusoides con un factor de amplitud, que se pueden caracterizar por las mismas magnitudes y unidades de medida que a cualquier onda de frecuencia bien definida: Longitud de onda (λ), frecuencia (f) o inversa del período (T), amplitud (que indica la cantidad de energía que contiene una señal sonora) y no hay que confundir amplitud con volumen o potencia acústica. Y finalmente cuando se considera la superposición de diferentes ondas es importante la fase que representa el retardo relativo en la posición de una onda con respecto a otra.

Sin embargo, un sonido complejo cualquiera no está caracterizado por los parámetros anteriores, ya que en general un sonido cualquiera es una combinación de ondas sonoras que difieren en los cinco parámetros anteriores. La caracterización de un sonido arbitrariamente complejo implica analizar tanto la energía transmitida como la distribución de dicha energía entre las diversas ondas componentes, para ello resulta útil investigar:

* Potencia acústica: El nivel de potencia acústica es la cantidad de energía radiada en forma de ondas por unidad de tiempo por una fuente determinada. La potencia acústica depende de la amplitud.
* Espectro de frecuencias: que permite conocer en qué frecuencias se transmite la mayor parte de la energía.