EL SONIDO

¿Te has preguntado cómo escuchamos? ¿Cómo llega la señal de televisión o de radio a nuestra casa? ¿Cómo es posible que nos comuniquemos por teléfono móvil? ¿Cómo las ballenas se comunican entre sí? ¿Cómo los murciélagos, a pesar de ser ciegos, esquivan objetos y atrapan su alimento? La respuesta es simple, por las ondas. Pero para que haya una onda, antes tiene que existir una vibración, entonces: ¿qué es una vibración? Introducción

Una vibración es una oscilación respecto a una posición en equilibrio. Por ejemplo, cuando haces sonar una campana, ésta vibra. Estas vibraciones se desplazan por un espacio y para esto requieren de un determinado tiempo. Vibración

Ejemplo

Entonces, ¿qué es una onda? Ondas Es el desplazamiento de partículas en el espacio durante un determinado tiempo.

En términos físicos: una onda es una perturbación que se propaga en un medio material (por ejemplo una cuerda) o por el vacío (las ondas electromagnéticas de la luz). Ondas Movimiento de una onda en una cuerda

SONIDO Podemos definir el sonido como la sensación producida en el oído por las vibraciones de las partículas que se desplazan en forma de onda sonora a través de un medio elástico que las propaga. Como el sonido se propaga en forma de ondas, tenemos que saber que características tiene la onda sonora para ver como se comporta.  

CARACTERÍSTICAS DEL SONIDO 1-. Es una onda mecánica.     Las ondas mecánicas no pueden desplazarse en el vacío, necesitan hacerlo a través de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido). Además dicho medio debe ser elástico y no rígido para permitir la transmisión del sonido. Ya hemos visto cómo se propaga la vibración a través de las partículas o moléculas que conforman el medio.  

Un objeto cuando vibra, perturba la presión y la densidad del medio que le envuelve, transmitiendo dicha vibración al comprimirse y expandirse, para ello es necesario que sea un medio elástico, ya que un cuerpo rígido no permite que las vibraciones se transmitan. Así pues, sin un medio elástico (aire, agua, cuerpo sólido), no habría sonido, ya que las ondas sonoras no se propagan en el vacío. Fíjate en este símil mecánico que aparece representado a continuación Si hacemos vibrar la primera masa horizontalmente, las restantes se mueven a su vez oscilando hacia adelante y hacia atrás, una tras otra, desplazando así la vibración a lo largo de esta cadena de masas y muelles.

En esta otra imagen podemos ver como la vibración del diapasón, obliga a las partículas del aire que entren a su vez en vibración. Las partículas no se desplazan hasta el final, sino que oscilan hacia adelante y hacia atrás, antes de regresar a su lugar de origen. Cada partícula transmite la vibración a la siguiente dando origen a un movimiento en cadena. Puedes observar que hay zonas más oscuras, en las que el aire está más comprimido, porque las partículas del medio se aproximan entre sí en un momento dado, y zonas más claras, en las que está más dilatado, porque las partículas están más separadas entre sí.

2.- Es una onda longitudinal.     En las ondas longitudinales el movimiento de las partículas se desplazan en la misma dirección que la onda CARACTERÍSTICAS DEL SONIDO

Para comprender mejor esto imagina un tubo lleno de aire, si se mueve el pistón (la línea roja) rápidamente hacia el interior, las partículas que se encuentran junto al pistón serán empujadas inmediatamente, mientras que las que las que se encuentran más alejadas lo harán más tarde. Si el pistón se mueve continuamente, podemos observar de una forma más clara, la compresión y dilatación del aire por el movimiento de sus partículas y como a través de ello se transmite la vibración.

Las partículas oscilan alrededor de un punto de reposo, bien horizontalmente o verticalmente pero no se desplazan hacia el final. Es decir lo que se transmite o propaga a través del medio es la energía o vibración, no la materia. Te preguntarás qué pasa con la vibraciones de las cuerdas. Pues sí, estas son ondas transversales, pero el sonido llega a nosotros a partir de las ondas longitudinales que aquellas generan.

3-. Es una onda tridimensional.     Son ondas que se propagan en tres direcciones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones. CARACTERÍSTICAS DEL SONIDO

1-. FRECUENCIA. La frecuencia es el número de ciclos (ondas completas que se producen una unidad de tiempo. En el caso del sonido, la unidad de tiempo es el segundo y la frecuencia se mide en hercios (Hz). Así un frecuencia de 1 Herzio es lo mismo que decir que el sonido tiene una vibración por segundo (por cierto, un sonido de esta frecuencia sería imposible de percibir por el oído humano). Las frecuencias mas bajas se corresponden con lo que habitualmente llamamos sonidos "graves" , son sonidos de vibraciones lentas. Las frecuencias mas altas se corresponden con lo que llamamos sonidos "agudos" y son vibraciones muy rápida CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS

frecuencia

frecuencia El espectro de frecuencias audible varia según cada persona, edad etc. Sin embrago normalmente se acepta como el intervalo entre 20 Hz y 20.000 Hz. Por debajo de esta medida se encontrarían los infrasonidos que son vibraciones de presión, cuya frecuencia es inferior a la que el oído humano puede percibir, es decir, entre 0 y 20 Hz. Por encima estarían los ultrasonidos, que son aquellas ondas cuya frecuencia es superior al margen de audición humana, es decir superior a los 20.000 Hz. Para saber más haz click aqui

2-. SONORIDAD O INTENSIDAD SONORA. Se relaciona con la cantidad de energía transmitida por la onda. El decibelio es la principal unidad de medida utilizada para el nivel de potencia o nivel de intensidad del sonido. Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB). Llamamos umbral de dolor a la intensidad máxima de sonido a partir de la cual el sonido produce en el oído sensación de dolor. Por encima de los 100 dB es muy recomendable siempre que sea posible, utilizar protectores para los oídos. En puestos de trabajos, se considera necesario el utilizar protectores en ambientes con niveles de 85 dB, siempre y cuando la exposición sea prolongada. Los daños producidos en el oído por exposiciones a ruidos muy fuertes son acumulativos e irreversibles, por lo que se deben de extremar las precauciones. De la exposición prolongada a ruidos se observan trastornos nerviosos, cardiacos y mentales. CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS

CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS  3-. Amplitud     Puede decirse que es la altura de la onda. Es la máxima distancia que alcanza un punto al paso de las ondas respecto a su posición de equilibrio. La amplitud está relacionada con la intensidad sonora, a menor amplitud menor intensidad y a mayor amplitud mayor intensidad.

4- La longitud de onda Indica el tamaño de una onda, que es la distancia entre el principio y el final de una onda completa (ciclo) CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS La longitud de onda y la frecuencia de una onda están relacionadas, son inversamente proporcionales: A mayor frecuencia menor longitud de onda y viceversa.

5-. TIMBRE O Forma de onda La forma de onda es la característica que nos permitirá distinguir una nota de la misma frecuencia e intensidad producida por instrumentos diferentes. La forma de onda viene determinada por los armónicos.  Normalmente, al hacer vibrar un cuerpo, no obtenemos un sonido puro, sino un sonido compuesto de sonidos de diferentes frecuencias. A estos se les llama armónicos Los armónicos contribuyen a la percepción auditiva de la calidad de sonido o timbre Cuando se ejecuta una nota en un instrumento musical se genera una onda de presión de aire. Esta onda sonora está acompañada por una serie de armónicos, todos prácticamente inaudibles, pero que le dan al instrumento su timbre particular. CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS

VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DEL SONIDO La velocidad del sonido depende de las características del medio, así el sonido se propaga a diferentes velocidades según el medio que transmita la vibración. En general, la velocidad es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los líquidos es mayor que en los gases. La velocidad del sonido en el aire a una temperatura de 20 ºC, es de 340 m/s, lo que equivale a unos 1224 Km/h

EL SONIDO PUEDE REFLEJARSE Como todos sabemos, el sonido se transmite por medio de ondas. Si estas ondas encuentran en su camino algún obstáculo, chocan con él y rebotan propagándose en sentido opuesto al que llevaban originalmente. Este fenómeno se denomina eco.

EL SONAR DE LOS BARCOS SE BASA EN ESTA PROPIEDAD DEL SONIDO. El sónar es un instrumento utilizado en la navegación marítima. Se basa en las reflexiones de sonidos de alta frecuencia (ultrasonidos) emitidos por un dispositivo capaz de detectar los sonidos reflejados y medir el tiempo que tardan en regresar. Así, midiendo el tiempo que tarda en recibirse el eco y conociendo la velocidad de propagación del sonido en el agua, es posible determinar la profundidad de los fondos marinos, detectar bancos de peces o la presencia de submarinos.

LA REVERBERACIÓN. En el caso de que el tiempo de separación entre el sonido emitido y el reflejado sea menor de 0,1 s, nuestro oído percibirá un solo sonido prolongado, fenómeno conocido como reverberación. Para que se produzca la reverberación, el obstáculo debe estar a menos de 17 m; en este caso, el sonido inicial y el reflejado se solapan, y resulta difícil comprender el sonido emitido. La reverberación se produce, por ejemplo, cuando hablamos en una sala vacía. Para disminuir la intensidad de los sonidos reflejados y mejorar la audición de una estancia, se colocan materiales absorbentes de las ondas sonoras, como cortinas, alfombras o butacas tapizadas, y se recubren las paredes de corcho.

Algunas fuentes de infrasonidos son: Naturales no biológicas: erupciones volcánicas, meteoritos, olas del mar, terremotos, tormentas, tornados, turbulencias en las capas altas de la atmósfera, viento que sopla sobre las cordilleras, auroras. Animales: elefantes, rinocerontes, hipopótamos, palomas, roedores, ciertos insectos y reptiles. Humanas: explosiones, pruebas nucleares, aviones supersónicos, carreteras, buques. Los sonidos más conocidos de los elefantes son el trompeteo y los ronroneos (que son ambos audibles para nosotros); sin embargo, la mayor parte de las comunicaciones entre elefantes tiene lugar por medio de infrasonidos. El elefante africano (Loxodonta africana) emite llamadas con una frecuencia de entre 15 Hz y 40 Hz, las cuales son producidas en la garganta y pueden ser escuchadas por otros elefantes hasta a 10 km de distancia. Se cree que las palomas determinan su posición utilizando infrasonidos que se propagan por el aire Las palomas también pueden detectar explosiones nucleares a más de 1000 km de distancia.

Los ultrasonidos son todos aquellos sonidos de frecuencia superior a 16000 Hz. A pesar de que, como ya hemos dicho, el límite máximo de audición para los humanos es de 20000 Hz, existen animales capaces de oír más allá de esa frecuencia. Algunos ejemplos son los siguientes: Gatos --> hasta 50 kHz Ratones --> hasta 80 kHz Delfines --> hasta 150 kHz Murciélagos --> hasta 175 kHz Un uso especial de los ultrasonidos es la ecolocalización: La ecolocalización es un método utilizado por algunos organismos acuáticos, nocturnos o cavernícolas para ayudarse en la navegación, la orientación y la localización de presas en ambientes donde la visibilidad es reducida. El animal emite ondas ultrasónicas en una dirección concreta. Cuando las ondas chocan con un objeto, se reflejan en él y aparece un efecto de eco que devuelve las ondas al emisor. Mediante la determinación del tiempo que transcurre entre la emisión y la recepción del pulso ultrasónico, se puede calcular la distancia a la que se encuentra el objeto, su localización, su densidad y su velocidad. Por otra parte, los pulsos ultrasónicos de alta intensidad pueden matar bacterias y producir impactos significativos en los órganos de los animales.

Los delfines emiten sonidos debajo del agua que tienen unas frecuencias que varían desde los infrasonidos hasta los ultrasonidos. Utilizan los ultrasonidos para orientarse al nadar, comunicarse con otras manadas, localizar presas o recoger información en ambientes con poca visibilidad. En cuanto a los ultrasonidos empleados para comunicarse, existe un código en el que cada mensaje tiene un significado. Gracias a la ecolocalización, pueden conocer la posición, velocidad, dirección y tamaño de los objetos. El ultrasonido acelera el pulso de la presa y penetra en sus tejidos, permitiendo “ver” al delfín el esqueleto de la presa. Los murciélagos vuelan a la vez que utilizan la ecolocalización. Estas dos actividades consumen mucha energía y, para llevarlas a cabo, inhalan aire (para obtener O2) y exhalan pulsos de aire para emitir las ondas ultrasonoras. La frecuencia de los ultrasonidos varía según la especie.