CUALIDADES DEL SONIDO: INTENSIDAD Y TONO

El sonido:Es una sensación percibida por el oído que llega al cerebro. Cuando un cuerpo vibra, las moléculas que lo forman se propagan en círculos concéntricos a través del aire , es un fenómeno que involucra la propagación en forma de ondas elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

Las cuatro cualidades básicas del sonido son intensidad, tono, timbre o calidad y efecto doppler.

Tono

El tono viene dado por la frecuencia de la onda sonora. Es interesante saber que el oído humano percibe ondas comprendidas en un rango de frecuencia que va desde los 20 hasta los 20000 Hz. Por debajo tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos. Un tono puro corresponde a una onda senoidal, es decir, una función del tipo f(t) = A sen(2 π f t), donde A es la amplitud, t es el tiempo y f la frecuencia. En el mundo real no existen tonos puros, pero cualquier onda periódica se puede expresar como suma de tonos puros de distintas frecuencias. Existiría una frecuencia fundamental y varias frecuencias múltiplos de la fundamental, llamados armónicas. Las frecuencias de estos armónicos son un múltiplo entero de la principal.

La forma en que es percibido el tono es lo que se conoce como altura del sonido, que determina cómo de bajo o alto es ese sonido, aunque es normal que se utilice tono como sinónimo de altura.

Los sonidos graves son los de frecuencia baja y los sonidos altos son los de gran frecuencia

Intensidad.

Es la fuerza con que se produce el sonido, la cantidad de energía que posee la onda sonora; es decir, Nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil.. En la intensidad influye la amplitud de las ondas, o sea la magnitud de las vibraciones. Está determinado por la cantidad de energía de la onda.

En general, la intensidad de las ondas se mide en 2Wm , pero en el caso de las ondas sonoras, para hacer más manejable el rango de intensidades que percibe el oído humano, se suelen emplear los decibelios, dB, que se obtienen a partir de una escala logarítmica natural.

Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB). Esta cualidad la medimos con el sonómetro y los resultados se expresan en decibeles (dB).

La intensidad viene determinada por la potencia, que a su vez está determinada por la amplitud y nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil.

Difracción

La difracción es un fenómeno característico de las ondas, éste se basa en el curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. También sucede cuando un grupo de ondas tamaño finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser deben finalmente divergir un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.

La interferencia se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda.

En el espectro electromagnético los Rayos X tienen longitudes de onda similares a las distancias inteatómicas en la materia. Es posible por lo tanto utilizar la difracción de rayos X como un método para explorar la naturaleza de la estructura cristalina. La difracción producida por una estructura cristalina verifica la ley de Bragg.

La ley de Bragg permite estudiar las direcciones en las que la difracción de Rayos X sobre la superficie de un cristal produce interferencias constructivas, dado que permite predecir los ángulos en los que los Rayos X son difractados por un material con estructura atómica periódica (materiales cristalinos).

Debido a la dualidad onda-corpúsculo característica de la mecánica cuántica es posible observar la difracción de partículas como neutrones o electrones. En los inicios de la mecanica cuántica este fue uno de los argumentos más claros a favor de la descripción ondulatoria que realiza la mecánica cuántica de las partículas subatómicas.

Como curiosidad, esta técnica se utilizó para intentar descubrir la estructura del ADN, y fue una de las pruebas experimentales de su estructura de doble hélice propuesta por James Watson y Francis Crick en 1953.

Fenomenos acústico: Refracción de una onda sonora

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. 

La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio de que se trate. También puede producirse dentro de un mismo medio, cuando las características de este no son homogéneas, por ejemplo, cuando de un punto a otro de un medio aumenta o disminuye la temperatura. 

La onda refractada mantiene su frecuencia porque es una característica de la fuente de emisión de la onda, pero varía su velocidad de propagación ya que los medios son diferentes. Al variar su velocidad de propagación entonces también varía su longitud de onda. El ángulo de desviación o refracción formado por la onda incidente y una recta perpendicular a la superficie de separación en el punto de incidencia, depende de las características de los medios de propagación.

Como consecuencia de la refracción de la onda sonora al atravesar las distintas capas de aire, el sonido se desvía hacia arriba, lo cual por ejemplo, dificulta la comunicación entre dos personas lo suficientemente separadas entre sí.

Refracción por el viento.

Cuando la temperatura del aire cambia, lo hace la velocidad del sonido, esto provoca desviaciones de la dirección de propagación.

Si el aire caliente está más cerca de la tierra y el frío está por encima el sonido es propagado hacia arriba; esto es lo que ocurre en las horas diurnas.

Refracción diurna.

Por el contrario de noche se invierte la situación y el sonido se desvía hacia abajo.

A la hora de sonorizar en exteriores estos hechos nos deben indicar la posición y altura adecuada del equipo de sonido.