La Naturaleza del Sonido

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "La Naturaleza del Sonido"

María Antonia Silva Méndez
hace 7 años
Vistas:

1 La Naturaleza del Sonido Rubén G. Cárdenas* Desde que el primer homínido caminó por las planicies, tuvo que escuchar el sonido de la naturaleza: el trinar de los pájaros, el sonido del mar? El sonido es uno de los fenómenos naturales mas cercanos a la humanidad. Los sonidos pueden ser ordenados de tal manera que con ellos producimos lo que llamamos música, que de alguna manera delimita culturas, épocas, hazañas, tristezas y, en general, sensaciones. El sonido es capaz de alterar el estado mecánico de un medio, esto es: puede cambiar la posición, la velocidad y la energía interna de los componentes de un medio, por ejemplo: las moléculas y los átomos. Por lo tanto para que se propague, se necesita de un medio que responda a la perturbación. El sonido sólo puede transmitirse por medios que tengan la propiedad de ser isótropos (que tengan las mismas propiedades físicas y químicas en todas las direcciones),y elásticos, es decir: que sean capaces de restituir por sí mismos su estado de equilibrio (cuando el medio se hallaba sin perturbar). Debido a que el sonido se propaga por medio de la vibración mecánica de una molécula transmitida hacia su vecina; si los elementos del medio no están suficientemente cerca el sonido no se puede transmitir, como sucede en el espacio exterior (1) un medio que se considera vacío(2). En el caso del aire la distancia media entre las moléculas que lo integran es de aproximadamente 3.4 x10-9 metros, además es un medio isótropo y un fluido elástico por lo que es posible la transmisión sonora a través de él. De hecho, para estudiar como se comporta el sonido podemos visualizar la manera en que responden las moléculas del aire cuando se propagan y establecer un patrón de movimiento.

2 Observemos la figura 2.1. En ella se muestra a un cilindro lleno de aire que tiene tapado uno de sus extremos; en el otro, se encuentra un parche o membrana de tambor. Cuando golpeamos la membrana ésta comienza a vibrar (ver fig. 2.1) y golpea a las moléculas de aire más cercanas desplazándolas en la dirección que muestra la figura 2.2. Inmediatamente después se genera un vacío entre la membrana y las moléculas de aire desplazadas que tenderá a ser rellenado por las mismas moléculas moviéndose ahora en la dirección contraria (ver fig. 2.3). El resultado neto de este movimiento es que se crean zonas de diferente presión (zonas de más presión donde las moléculas están mas juntas (en la figuras en color negro) y menor presión donde se encuentran más separadas unas de otras (en la figuras en color naranja)) (ver fig. 2.4). Mientras la membrana del tambor siga vibrando este patrón de movimiento en las moléculas de aire continuará y se propagará por el medio, y éste responderá generando lo que llamamos sonido. A la sucesión de éstas perturbaciones en un medio le llamamos onda sonora. En ésta, la energía mecánica (3) generada por la vibración de los elementos que componen al medio se va alejando de la fuente en forma de perturbaciones (ondas) que se propagan en el medio circundante. Su dirección de propagación dependerá del tipo de la fuente sonora de que se trate. Por ejemplo: si el sonido se emite en todas las direcciones desde la fuente (por ejemplo como cuando golpeamos una superficie con un martillo), a la fuente se le conoce como omnidireccional, y la energía emitida se dispersará en forma de esferas concéntricas que se irán alejando de la fuente perdiendo energía al mismo tiempo. En la figura se muestra el caso de una fuente omnidireccional vista desde arriba (izq) y de frente (derecha) (4).

3 Figura 1. Cuando se ha generado una zona de mayor presión seguida de una zona de menor presión, decimos que se ha cumplido un ciclo.

4 Figura 2. De este modo, 4 ciclos corresponden a 4 zonas de mas/menos presión como lo muestra la figura 3. Figura 3.

5 El tipo de sonido generado, dependerá de cuántos ciclos se han llevado a cabo cada segundo y a la cuantificación de este cambio en ciclos por segundo (número de ciclos que se han llevado a cabo en un segundo) se le llama frecuencia (la cual se mide en Hertz (Hz): ciclos por segundo). De esta manera podemos hablar de un sonido de 30Hz, de 120Hz, etc. Todo cuerpo que vibre y que se encuentre en un medio elástico generará sonido independientemente si es audible para nosotros o no. Para que el sonido sea audible por los humanos, tiene que generar un mínimo de 20 oscilaciones completas cada segundo, o 20 Hertz, aproximadamente. (1).Hagamos una diferencia entre el espacio exterior y el espacio aéreo (dentro de las atmósferas de los planetas), porque el espacio exterior, no se sabe a ciencia cierta de que está hecho; 75% de?energía oscura?, materia condensada fría (0,03%), materia estelar (0,5%), neutrinos (partículas sin masa, 0,3%), materia oscura (25%) y energía oscura (75%). Partículas todas que generan un medio no isótropo. (2).Aunque no hay un límite claro entre la atmósfera terrestre y el espacio exterior (debido a que la densidad de la atmósfera decrece gradualmente a medida que la altitud aumenta) la Federación Aeronáutica Internacional ha establecido una convención para establecer el límite entre la atmósfera y el espacio (conocida como línea de Kármána) a una altitud de 100 kilómetros por encima de la superficie. A esta altura, la cantidad de materia por unidad de área es sumamente baja, esto es: la densidad es tan pequeña (aproximadamente de kilogramos/metro 3, cerca de 5.9 átomos de hidrógeno por el metro cúbico) que si consideramos que a temperatura ambiente y presión atmosférica normal, un metro cúbico de aire contiene aproximadamente moléculas, y cada molécula contiene entre 14 y 20 átomos (considerando los elementos que conforman al aire: oxígeno, nitrógeno, argón, helio, xenón, entre otros); el espacio exterior está prácticamente vacío.

6 (3) La energía desarrollada por el movimiento de un cuerpo (4)No hay que confundir este ejemplo con el caso de una piedra arrojada a un estanque, pues aunque los patrones en el medio son similares, en el caso del lago la onda mecánica generada por la piedra al perturbar a la superficie del estanque solamente desplaza a las moléculas de agua hacia arriba y hacia abajo, mientras que en el caso de una fuente sonora, se tienen compresiones y descompresiones del medio aire * Físico, estudiante de doctorado, Ciencias de la Atmósfera, UNAM Referencias *Howard, David M. Acoustics and Psychoacoustics. James Angus Music Technology Series. Londres: ELSEVIER, *Ruiz Padilla, Diego Pablo. Fundamentos de Acústica Física. Ganada: Departamento de Física Aplicada, *Miyara, Federico. Acústica y Sistemas de Sonido. Buenos Aires: UNR, 2000.

Documentos relacionados

Fundamentos del Sonido: Frecuencia, Periodo, Longuitud de onda

Fundamentos del Sonido: Frecuencia, Periodo, Longuitud de onda Preguntas de la clase anterior: 1- Que entendemos por Movimiento Oscilatorio y Movimiento Ondulante? Cual es consecuencia de cual? 2- A que