Aspecto Físico del Sonido - Word

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Introduccción

Cuando se produce una perturbación periódica en el aire, se originan ondas sonoras longitudinales. Por ejemplo, si se golpea un diapasón con un martillo, las ramas vibratorias emiten ondas longitudinales. El oído, que actúa como receptor de estas ondas periódicas, las interpreta como sonido.

El término sonido se usa de dos formas distintas. Los fisiólogos definen el sonido en término de las sensaciones auditivas producidas por perturbaciones longitudinales en el aire. Para ellos, el sonido no existe en un planeta distante. En física, por otra parte, nos referimos a las perturbaciones por sí mismas y no a las sensaciones que producen. Sonido es una onda mecánica longitudinal que se propaga a través de un medio elástico.En este caso, el sonido existe en ese planeta. El concepto de sonido se usará en su significado físico.

¿Cómo se produce un Sonido?

  • El sonido solo se produce cuando un cuerpo vibra muy rápidamente.
  • La vibración del elástico produce un sonido.
  • La frecuencia es el número de vibraciones u oscilaciones completas que se efectúan en 1 segundo.
  • Se produce sonidos audibles cuando un cuerpo vibra con una frecuencia comprendida entre 20 y 20000 Hz (Hercio, unidad de medida  para la frecuencia).
  • Una guitarra produce sonido si vibra con una frecuencia comprendida entre 20 y 20000 Hz.
  • El sonido es una onda mecánica longitudinal que se propaga a través de un medio elástico. El sonido no se propaga en el vacío.

Aspecto Físico del Sonido

El oído es capaz de distinguir unos sonidos de otros porque es sensible a las diferencias que puedan existir entre ellos en lo que concierne a alguna de las tres cualidades que caracterizan todo sonido y que son la intensidad, el tono y el timbre. Aun cuando todas ellas se refieren al sonido fisiológico, están relacionadas con diferentes propiedades de las ondas sonoras.

Intensidad

La intensidad del sonido percibido, o propiedad que hace que éste se capte como fuerte o como débil, está relacionada con la intensidad de la onda sonora correspondiente, también llamada intensidad acústica. La intensidad acústica es una magnitud que da idea de la cantidad de energía que está fluyendo por el medio como consecuencia de la propagación de la onda.

Se define como la energía que atraviesa por segundo una superficie unidad dispuesta perpendicularmente a la dirección de propagación. Equivale a una potencia por unidad de superficie y se expresa en W/m ². La intensidad de una onda sonora es proporcional al cuadrado de su frecuencia y al cuadrado de su amplitud y disminuye con la distancia al foco.

Tono

El tono es la cualidad del sonido mediante la cual el oído le asigna un lugar en la escala musical, permitiendo, por tanto, distinguir entre los graves y los agudos. La magnitud física que está asociada al tono es la frecuencia. Los sonidos percibidos como graves corresponden a frecuencias bajas, mientras que los agudos son debidos a frecuencias altas. Así el sonido más grave de una guitarra corresponde a una frecuencia de 82,4 Hz y el más agudo a 698,5 

Timbre

El timbre es la cualidad del sonido que permite distinguir sonidos procedentes de diferentes instrumentos, aun cuando posean igual tono e intensidad. Debido a esta misma cualidad es posible reconocer a una persona por su voz, que resulta característica de cada individuo. El timbre está relacionado con la complejidad de las ondas sonoras que llegan al oído. 

Frecuencia

La frecuencia es el número de oscilaciones que una onda efectúa en un determinado intervalo de tiempo. El número de ciclos por segundo se llama hercio (Hz), y es la unidad con la cual se mide la frecuencia.

Superposición de las Ondas

La forma de onda resultante de la superposición de ondas se obtiene sumando algebraicamente cada una de las ondas senoidales que componen ese movimiento complejo. En un recital los parlantes están dispuestos de tal manera que en un punto el sonido se amplifica y en otro disminuye hasta no oírse.

El eco y la reverberación

El Eco: Fenómeno que consiste en escuchar un sonido después de haberse extinguido la sensación producida por la onda sonora. El oído puede distinguir separadamente sensaciones que estén por encima del tiempo de persistencia. 

La Reverberación: Se produce cuando las ondas reflejadas llegan al oyente antes de la extinción de la onda directa, es decir, en un tiempo menor que el de persistencia acústica del sonido. Este fenómeno es de suma importancia ya que se produce en cualquier recinto en la que se propaga una onda sonora.

Cualidades Sonoras

En todos los sonidos que percibimos se pueden distinguir tres cualidades: sonoridad, tono y timbre.

La sonoridad. Esta relacionada con la intensidad del sonido. La intensidad de un sonido viene de terminada  por la amplitud del movimiento oscilatorio, subjetivamente, la intensidad de un sonido corresponde a nuestra percepción del mismo como más o menos fuerte. Cuando elevamos el volumen de la cadena de música o del televisor, lo que hacemos es aumentar la intensidad del sonido.

El tono. Está relacionado con la frecuencia. El tono de un sonido depende únicamente de su frecuencia, es decir, del número de oscilaciones por segundo. La altura de un sonido corresponde a nuestra percepción del mismo como más grave o más agudo por ejemplo, comparando el sonido obtenido al acercar un trozo de cartulina a una sierra de disco: cuando mayor sea la velocidad de rotación del disco más alto será el sonido producido.

El timbre. Está relacionado con la forma o la grafica de la onda. El timbre es la cualidad del sonido que nos permite distinguir entre dos sonidos de la misma intensidad y altura. Esto se debe a que todo sonido musical es un sonido complejo que puede ser considerado como una superposición de sonidos simples.

Este sistema de localización comparando intensidades no funciona para los sonidos graves, porque las frecuencia bajas pueden rodear los obstáculos (este fenómeno se denomina refracción, y por este motivo podemos oír un sonido detrás de una esquina). A causa de la refracción los sonidos rodean la cabeza, y llegan con parecida intensidad a los dos oídos. Los sonidos graves entonces se localizan comparando el tiempo de llegada a los dos oídos.

Ondas sonoras  armónicas 

El sonido, a diferencia de otras "perturbaciones" que se propagan en medios materiales, lo hace tridimensionalmente, es decir la "perturbación" llega a cualquier punto del espacio con distintos valores (x,y,z).

Por ejemplo: las "perturbaciones" que se propagan en cuerdas, son mono dimensionales (a lo largo de la cuerda, eje x), y, las que se propagan en la superficie de los líquidos bidimensionales (plano x,y).
Nuestras perturbaciones "tridimensionales" que llamamos SONIDO, pueden ser muy complejas, pero nosotros empezaremos por estudiar las más sencillas: las ondas sonoras armónicas.

De todos los "sonidos" que hemos nombrado en la introducción, nos vamos a referir, en primer lugar, a las perturbaciones que se propagan a través del aire que, como midió la Academia de Ciencias de París, lo hacen a la velocidad de 340 m/s (varía un poco con la temperatura, este valor es para unos 20ºC).

El sonido en la música

El sonido, en combinación con el silencio, es la materia prima de la música. En música los sonidos se califican en categorías como: largos y cortos, fuertes y débiles, agudos y graves, agradables y desagradables. El sonido ha estado siempre presente en la vida cotidiana del hombre. A lo largo de la historia el ser humano ha inventado una serie de reglas para ordenarlo hasta construir algún tipo de lenguaje musical...

Palabras Claves: Sonidos, Propiedades, Altura, Duración, Intensidad, Propagación, Fisiología, La voz Humana.

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