¿Qué es el sonido? El estudio del sonido

¿Qué es el sonido?

El sonido es una forma de energía que se transfiere a través de partículas de materia en forma de ondas de compresión. Las ondas sonoras son ondas mecánicas longitudinales que oscilan en la dirección en que viaja la onda. Las ondas longitudinales o de compresión desplazan las partículas de materia oscilando, amontonando y extendiendo. La porción más densa de una onda de sonido se llama compresión y la porción donde las partículas se esparcen se llama rarefacción . El aumento de energía en las ondas sonoras aumenta la densidad de compresión y aumenta el espacio entre las partículas en rarefacción. Los organismos pueden detectar ondas sonoras aprovechando y capturando la energía transportada en una onda sonora. Los oídos capturan el sonido y lo dirigen a través del canal auditivo, donde se encuentra el tímpano. El tímpano es esencialmente una membrana que vibra cuando la energía de las ondas sonoras se transfiere al impacto. Las vibraciones en el tímpano se transforman en señales eléctricas. Estos son enviados por neuronas al cerebro, que luego traduce las vibraciones en la información escuchada. Los oídos humanos pueden detectar ondas sonoras dentro del rango de 20 hercios a 20 000 hercios. Los hercios (Hz) son una medida de frecuencia en ondas sonoras, donde 1 Hz es una onda por segundo. El volumen de una onda de sonido depende de la cantidad de energía transferida por la onda, que se mide como la amplitudde la ola. La energía de la onda se disipa a medida que se propaga, por lo que los observadores a diferentes distancias perciben el volumen de un sonido de manera diferente.

El estudio del sonido

El estudio del sonido se conoce como acústica. Se pueden estudiar y medir muchos aspectos de las ondas sonoras, como su frecuencia, longitudes de onda , amplitud (también conocida como sonoridad o intensidad).), y calidad. El sonido es energía que viaja como ondas a través de partículas de materia como medio. El sonido no puede viajar sin partículas a través de las cuales oscilar y, por lo tanto, no hay sonido en el vacío o en el vacío. Una onda de sonido oscila en la dirección en la que viaja la onda como la compresión y la rarefacción de las partículas de materia que componen el medio. El aumento de la energía de una onda de sonido aumenta la densidad de compresión de una onda de sonido y la expansión de la porción de rarefacción de una onda de sonido. El aumento del tono de una onda de sonido aumenta la frecuencia de las ondas y, por lo tanto, acorta sus longitudes de onda.

Sonido como una onda longitudinal

Las ondas son oscilaciones que transportan y transfieren energía. Ya sea que las ondas viajen a través de un medio, como las ondas del agua, o por el espacio vacío, como las ondas electromagnéticas, siempre poseen energía. Las ondas pueden diferir en la cantidad de energía que transfieren, la velocidad a la que viajan y su dirección de oscilación. Las ondas sonoras son ondas mecánicas longitudinales (u ondas de compresión) que requieren que la materia se desplace y se transfiera. Las ondas sonoras viajan a diferentes velocidades según el medio por el que viajan; cuanto más denso es el medio, más rápido viaja la onda. El sonido viaja más lento a través del aire a unos 343 metros por segundo, o 1 kilómetro en ~ 2,9 segundos. La velocidad del sonido aumenta con una mayor densidad, porque las partículas de materia están más juntas y, por lo tanto, pueden influirse entre sí más rápidamente cuando son desplazadas por una onda de sonido. Por lo tanto, la velocidad del sonido en el agua es de ~ 1481 metros por segundo. En algo tan denso como un diamante sólido, el sonido viaja a unos 12.000 metros por segundo.

Las ondas sonoras son ondas de compresión u ondas mecánicas longitudinales que oscilan en la dirección de propagación de la onda.

Longitud de onda y amplitud

Como se mencionó anteriormente, las ondas sonoras tienen propiedades que se pueden medir. La distancia entre dos puntos similares en una onda se llama longitud de onda. Por lo tanto, la longitud de onda de una onda de sonido se puede encontrar midiendo la distancia entre los centros de dos porciones de compresión de una onda de sonido. La compresión de una onda de sonido es más densa cuando transporta más energía y su rarefacción está más dispersa. El nivel de compresión y rarefacción de una onda sonora determina su energía y, por tanto, su amplitud o intensidad, que se miden en decibelios (dB).

La amplitud de una onda de sonido no es como una onda transversal que se ve en esta imagen. En cambio, la amplitud se correlaciona con la compresión y la rarefacción.

Frecuencia y tono de la onda de sonido

La frecuencia es una medida de cuántas ondas pasan por un punto determinado por segundo y se mide en hercios (Hz). A medida que la longitud de onda disminuye en una onda, la frecuencia aumenta porque las ondas están más juntas, lo que significa que más pasarán por un punto dado en un momento dado. La frecuencia de las ondas sonoras se experimenta como tono . Cuanto más alta es la frecuencia de las ondas sonoras, más alto es el tono, o más chirriante y penetrante es el sonido. Cuanto menor sea la frecuencia, menor será el tono. Debido a que las ondas sonoras viajan a una velocidad finita, pueden demostrar el efecto Doppler, que es el cambio en la frecuencia de una onda debido al movimiento relativo de la fuente de la onda o del observador. Por ejemplo, las sirenas de una ambulancia suenan diferente a un observador cuando la ambulancia se acerca y se aleja del observador. A medida que la fuente de ondas sonoras se acerca a un observador, las ondas sonoras se agrupan y tienen una frecuencia aumentada. Cuando la fuente de las ondas sonoras se aleja de un observador, las ondas están más dispersas y, por lo tanto, tienen una frecuencia menor. Debido a que la frecuencia de las ondas sonoras se experimenta como un tono, las sirenas de una ambulancia suenan con un tono más alto cuando se mueve hacia un observador y un tono más bajo cuando se aleja.

Esta imagen demuestra el efecto Doppler. La frecuencia de las ondas aumenta en la dirección en la que viaja la fuente de las ondas.

Volumen del sonido

Algunas ondas sonoras son más intensas que otras. La cantidad de energía transferida por una onda de sonido es su intensidad, también conocida como amplitud. A medida que la intensidad de un sonido aumenta con su energía, también lo hace la sonoridad o el volumen.del sonido. La amplitud o intensidad de una onda de sonido emerge y se experimenta como sonoridad. Por lo tanto, al igual que la amplitud, el volumen se mide en decibelios (dB) y al aumentar la intensidad de una onda de sonido también aumenta su volumen, sonoridad y decibelios. También se puede decir que un sonido fuerte tiene un volumen alto o una gran amplitud. Además, aumentar la intensidad de un sonido aumenta la distancia que puede viajar la onda de sonido. A medida que las ondas sonoras se propagan y se extienden, su intensidad, amplitud y volumen disminuyen o se disipan. A continuación se muestra una lista de sonidos de diferentes intensidades y decibeles para proporcionar algunos puntos de comparación del mundo real.

Sonoridad en decibelios:

• Un susurro: ~ 15 dB
• Susurro de hojas: ~ 20 dB
• Gato ronroneando: ~ 25 dB
• Hogar activo promedio: ~ 50 dB
• Aspiradora: ~ 75 dB
• Restaurante lleno de gente con música: ~ 80 dB
• Potente cortacésped: ~ 110 dB
• El umbral de dolor humano para el sonido: ~ 120 dB
• Un avión a reacción despegando: ~ 150 dB

Resumen de la lección

En resumen, el sonido es una forma de energía que viaja como ondas mecánicas longitudinales, que oscilan a través de un medio en la dirección en que viaja la onda. Las partículas de materia desplazadas por las ondas sonoras son densas en sus compresiones y se dispersan en sus rarefacciones . Las ondas sonoras se estudian en el campo de la acústica y se pueden describir y medir de manera predecible. La longitud de onda es la distancia entre los centros de dos compresiones en una onda de sonido y se correlaciona con la frecuencia , que es el número de ondas que pasan por un punto determinado en una cantidad de tiempo determinada. Los tímpanos interpretan los sonidos para que la frecuencia se experimente como tono. A medida que aumenta la frecuencia de las ondas sonoras, el tono que percibe una persona es más alto. Debido a que las ondas de sonido viajan a una velocidad finita, pueden demostrar el efecto Doppler , donde la frecuencia de las ondas observadas puede cambiar si la fuente de la onda o el observador están en movimiento. La intensidad de una onda de sonido se percibe como sonoridad. Tanto la intensidad como el volumen están correlacionados con la cantidad de energía transferida por una onda de sonido, o su volumen y amplitud . Los sonidos fuertes tienen un volumen y una amplitud altos, los cuales se miden usando decibelios (dB).

Rodrigo Ricardo Editor y fundador