El sonido: características y propagación


Actividad Nº 44



 

1- ¿Qué es el sonido?

Todos tenemos una idea de lo que se llama sonido, puesto que a menudo hablamos del "sonido de un piano", del "sonido de una campana", etc. El sonido es un fenómeno físico percibido por el oído.

Pero, ¿cómo se produce? ¿Qué lo produce? ¿Cómo se propaga?

 

1.1- ¿Cómo y qué lo produce?

Por lo pronto, si escuchamos un sonido pensamos que debe haber algo que lo produce. Ese algo es relativamente fácil de encontrar. Si oímos el sonido de una campana, sabemos que él proviene de un golpe dado a la misma. Ese golpe hace vibrar la masa metálica, cosa que podemos comprobar si acercamos un dedo y la tocamos con suavidad: sentimos un cosquilleo, que indica una rápida vibración (movimientos en vaivén).

¿Qué pasa si apoyando fuertemente nuestra mano impedimos que la campana siga vibrando? Todos hemos hecho alguna vez esa experiencia y conocemos el resultado: el sonido se apaga rápidamente. Es decir, parece que el sonido es causado por la vibración, puesto que terminada la vibración, el sonido se apaga.

 

El sonido es producido por un movimiento vibratorio.

 

1.2- Propagación 

Si arrojamos un trozo de madera en el agua, observamos que oscila en el lugar de caída, sin salir de él.

La oscilación de la madera se comunica a las masas vecinas, cuyas oscilaciones, a su vez, se transmiten a nuevas partículas. El movimiento se propaga hasta puntos alejados, por medio de ondas circulares, pero sin que exista acarreo de líquido, o corriente líquida, como lo prueba el hecho de que la medera permanezca siempre en el mismo lugar. 

Del mismo modo, una campana que vibra en el aire transmite sus vibraciones a las partículas de aire vecinas; éstas, a su vez, sin trasladarse, o sea, sin producir viento, provocan las oscilaciones de otras partículas de aire, propagándose la perturbación (la vibración de la campana) hasta puntos alejados de la misma, en forma de ondas sonoras.

Para transmitirse, el sonido necesita siempre un medio elástico, sólido, líquido o gaseoso:

En el vacío las ondas no se propagan.

 

Los líquidos transmiten el sonido: Un nadador puede oír debajo del agua el golpe de dos piedras o el ruido de un motor de un barco, o bien la conversación de dos personas.

Los sólidos transmiten el sonido: Si ponemos el oído sobre las vías del tren, puede escucharse la marcha de un tren distante. 

Entonces las condiciones para que se genere el sonido son:
 
- Un cuerpo vibrante. Por ejemplo, la pulsación de una cuerda de guitarra, una membrana, la percusión de platillos, etc.
 
- Un medio elástico, sólido, líquido o gaseoso en que el sonido se propague. (el sonido es una onda mecánica, por lo que no se propaga en el vacío).
 
- Una frecuencia en un rango audible, la que está comprendida entre 16 Hz y 20.000 Hz.
 
- El oído, que debe estar en buenas condiciones de recepción. Aunque existan las condiciones anteriores, una persona sorda no percibe sonido alguno.
 
- La capacidad del cerebro para elaborar la sensación auditiva a partir de la vibración.
 

 

2- Velocidad de propagación

Recordando que una velocidad se obtiene dividiendo una distancia por el tiempo empleado en recorrerla.


v = d / t
 

Basta reemplazar los datos y se obtiene la velocidad del sonido, que en el aire es de aproximadamente 340 m/s.

La velocidad de propagación varía considerablemente de unas ondas a otras y depende del medio y las condiciones en que estas se encuentren. Por ejemplo, el sonido viaja a 331 m/s en el aire, a 1480 m/s en el agua y a 5100 m/s en el acero.
 
En los sólidos, donde la distancia entre las partículas es fija, la velcidad permanece prácticamente constante. En los líquidos, y sobre todo en los gases, la velocidad aumente con la temperatura porque las partículas del gas se mueven con más velocidad.
 
 
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En condiciones normales de presión y temperatura (1 atmósfera y 0°C), la velocidad del sonido en el aire es de 331 m/s, mientras que, a 20°C, la velocidad aumenta a 340m/s.


 

3- Características del sonido
 
La intensidad, la frecuencia y el tono con las características del sonido.
 
1.1- Intensidad
Permite diferenciar los sonidos como fuertes (intensos) o débiles. La intensidad depende de la amplitud de onda: a mayor amplitud, mayor intensidad del sonido. También depende de la cantidad de energía que transporta la onda en una unidad de tiempo. Su unidad de medida es el bel (B), en honor al inventor norteamericano Alexander Graham Bell, quien en 1876 investigando con dispositivos para corregir la sordera inventó el teléfono, aunque se utiliza con más frecuencia el decibelio (dB).
 
 
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3.2- Tono
Permite diferenciar los sonidos agudos y graves. El tono está relacionado con la frecuencia de la onda. A mayor frecuencia se obtiene un sonido más agudo y a menor frecuencia un sonido más grave.
 
 
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3.3- Timbre
Permite diferenciar dos sonidos de igual frecuencia e intensidad emitidos por diferentes instrumentos o voces. Depende de la forma de la onda, ya que los materiales de los que están hechos los cuerpos vibran de modo diferente. Los cuerpos, además de vibrar con una frecuencia principal propia, vibran simultáneamente con otras frecuencias, y la suma de todas ellas proporciona un sonido característico a cada foco emisor. Por ejemplo si tocamos cierta nota musical de un piano, y si la misma nota (de la misma frecuencia) fuese emitida por un violín, podríamos decir claramente cuál fue la nota que emitió el piano, y cuál el violín. Decimos entonces que estas notas tienen un "timbre" diferente.
 

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Max