mié. Oct 23rd, 2019

El sonido

Una forma de “visualizar” el sonido, es tocar una cuerda de guitarra o cualquier cuerda tensionada y ver cómo vibra rápidamente y luego regresa a su estado inicial. Al principio sonará muy fuerte pero con el tiempo irá disminuyendo su volumen hasta regresar al silencio total. Pero, ¿por qué sucede esto?

¿Qué es el sonido y cómo se propaga?

Una forma de “visualizar” el sonido, es tocar una cuerda de guitarra o cualquier cuerda tensionada y ver cómo vibra rápidamente y luego regresa a su estado inicial. Al principio sonará muy fuerte pero con el tiempo irá disminuyendo su volumen hasta regresar al silencio total. Pero, ¿por qué sucede esto?

Imagínese un estanque lleno de agua que se encuentra en reposo, y de repente una persona (un observador), arroja una piedra al centro de este. La piedra producirá en el agua la aparición de diminutas olas que se irán dispersando y expandiendo a lo largo del estanque una tras otra hasta llegar a la orilla en que se encuentra parado el observador. De una manera similar se origina y propaga el sonido hasta llegar a los oídos.

El sonido se produce como resultado de un cuerpo (la piedra) que se encuentra vibrando muy rápidamente (al caer al estanque). Su transmisión está definida como la propagación de una onda (las diminutas olas) en un medio elástico (el agua del estanque).

Un medio elástico es aquel que permite el flujo de materia o energía, es decir, el flujo de partículas interactuando entre sí. Para el paso de una onda, este medio realiza procesos de contracción y dilatación y luego regresa a su estructura original. Análogamente, imagine que el agua del estanque está llena de partículas repartidas uniformemente; y cuando se produce una contracción, las partículas se reúnen en grandes grupos y se mantienen muy juntas, formando así las pequeñas olas, por otro lado, cuando se produce una dilatación, las partículas se encuentran solitarias y muy separadas entre ellas, estableciendo los espacios que separan una ola de otra. A diferencia de las “ondas de agua”, las ondas de sonido propagan energía, no materia.

Son estas ondas de mayor presión (compresión) y menor presión (dilatación) que al llegar al oído y pasar por una serie de procesos en el sistema auditivo, el cerebro las interpreta y traduce como sonido.

¿A qué velocidad se propaga el sonido?

La velocidad de propagación del sonido depende estrictamente de la densidad y temperatura, y es independiente de la presión atmosférica. La densidad es la masa que se encuentra en un volumen determinado y la temperatura es el calor que un cuerpo posee. Para entender estos conceptos se puede imaginar una taza de café y azúcar (suponiendo los granos de esta representan a las partículas); al tomar una cucharada de azúcar se tiene muchos granos y están muy unidos entre sí en un volumen relativamente pequeño (esto sería un cuerpo muy denso, es decir, los sólidos); luego al vaciar la cucharada en el café y empezarlo a remover, los granos se empiezan a disolver, quedando así menos, separados y en un volumen mayor (esto representa una masa medianamente densa, representando a los líquidos) y finalmente cuando se lleva un tiempo mezclando el azúcar en el café, los granos de esta se han disuelto casi al cien por cien, quedando muy pocos en un gran volumen y se encuentran muy distanciados entre sí (esto representa una densidad muy baja, la cual forma a los gases).

El sonido se propaga mucho más rápido si tiene muchas partículas a su alrededor y se encuentran muy juntas. Un cuerpo en oscilación (vibración), pone en movimiento a las partículas que lo rodean y estas a su vez, transmiten ese movimiento a las partículas vecinas y así sucesivamente. Por ello en los sólidos, la velocidad del sonido es muy alta comparada a la velocidad en los líquidos o gases y por la misma razón en el vacío del espacio no es posible propagar ninguna clase de sonido. Si un observador se encontrase fuera de la atmósfera terrestre y de repente el planeta tierra explotara, este no escucharía absolutamente nada.

Por otro lado, al aumentar la temperatura de un cuerpo, las partículas de dicho cuerpo se separan (por ello cuando se funde un metal, este pasa a un estado líquido). Así que a mayor temperatura, menor velocidad de propagación del sonido y viceversa; de ahí que algunas personas dicen: “en el invierno se suele escuchar mejor”.

Tono o altura

 

A las vibraciones se las denomina oscilaciones; y se las mide con su frecuencia, es decir, el número de oscilaciones completas que efectúan en 1 segundo. La unidad de medida de esta es el hercio, el cual se representa por “Hz”. Los sonidos audibles se producen solo cuando un cuerpo vibra con una frecuencia comprendida entre 20 y 20000 Hz.

La diferencia entre tener una frecuencia alta (cerca a los 20 kHz), y una frecuencia baja (cerca a los 20 Hz), radica en lo que se conoce como notas agudas y notas graves. Las notas agudas se producen con frecuencias altas, por ejemplo, un “Si”, mientras que las notas graves se producen con bajas frecuencias, por ejemplo, un “Do”.

Intensidad

La sonoridad está relacionada con la intensidad del sonido. La intensidad de un sonido se refiere a la amplitud que tiene un movimiento oscilatorio. Dicho de otra forma, hace referencia a como vibran las partículas, si lo hacen describiendo desplazamientos a su alrededor muy largos o muy cortos. Volviendo al ejemplo de la guitarra, si se toca una de sus cuerdas con fuerza, al principio esta cuerda parecerá vibrar describiendo trayectorias mucho más amplias que si apenas se acariciara de la cuerda, y por la misma razón si se toca con fuerza, sonará más fuerte que si se realiza lo contrario. Por ende, se puede concluir que la intensidad de un sonido corresponde a nuestra percepción del mismo como más o menos fuerte.

Al elevar el volumen de la radio o del televisor, lo que realmente se está haciendo es aumentar la intensidad del sonido de estos. Las unidades de medida de la intensidad son los decibelios, representados por: “dB”.

Timbre

El timbre está relacionado con la forma o la gráfica de la onda. Es la cualidad del sonido que permite distinguir sonidos de la idéntica intensidad y tono emitidos por diferentes fuentes, lo que significa que si con un clarinete y una flauta se toca la nota “fa” (mismo tono), al mismo tiempo y con igual volumen (misma intensidad), se puede diferenciar un sonido del otro por su timbre. Esto se debe a que todo sonido musical es un sonido complejo que puede ser considerado como una superposición de sonidos simples.

Fuentes:

http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_ccnn_2/tema4/index.htm

National Institute on Deafness and Other Communication Disorders 7 de junio de 2004

Acústica Basica.com 2004