Sonido: naturaleza física, transmisión, usos y distinciones
Panorama sobre el sonido como fenómeno físico y su otra acepción geográfica; características, medios de propagación, ejemplos, aplicaciones y diferencias entre tono y ruido.
El término sonido suele aludir al fenómeno acústico que percibimos cuando las vibraciones se propagan por un medio. En otros contextos, especialmente en inglés y en nombres geográficos, puede referirse a una masa de agua, como una bahía o un canal. Este artículo aborda principalmente el sonido como onda, su naturaleza, cómo viaja y por qué resulta esencial en la comunicación y la tecnología.
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Naturaleza física del sonido
El sonido es producido por vibraciones en un cuerpo o fuente que generan ondas sonoras. Estas ondas se transmiten al exterior a través de un medio material y pueden ser ondas longitudinales compuestas por zonas de compresión y rarefacción. Cuando las partículas del medio —por ejemplo, aire— se desplazan secuencialmente, transportan energía que puede ser captada por el oído o por sensores.
Medios y velocidad
El sonido se propaga en sólidos, líquidos y gases. La proximidad entre partículas y la rigidez del medio influyen en la rapidez y la eficiencia de la transmisión: en general, las ondas viajan más deprisa en medios donde las partículas están más unidas. Por eso, un golpe en un tambor o en un platillo genera vibraciones que se transmiten al aire y, finalmente, hacen vibrar el tímpano, reproduciendo la forma original de la perturbación.
Características perceptuales y técnicas
Dos magnitudes importantes al describir sonido son la frecuencia —que determina el tono o altura— y la amplitud —relacionada con la intensidad o volumen. La música utiliza combinaciones controladas de tonos y timbres; por el contrario, las vibraciones irregulares se perciben como ruido. Los seres humanos emplean el sonido para hablar y comunicarse, así como para identificar ambientes y objetos mediante la escucha.
Usos y aplicaciones
- Comunicación: voz, lenguaje y señales auditivas.
- Música y arte sonoro: creación y apreciación estética.
- Tecnología: sistemas de audio, telefonía, grabación y altavoces.
- Medicina e industria: técnicas basadas en ondas (por ejemplo, ultrasonidos) para diagnóstico y control.
- Navegación: sonares y sondas acústicas para localizar objetos y medir distancias.
Distinciones y notas relevantes
Es útil distinguir entre un sonido simple (una sinusoide ideal) y un sonido complejo (mezcla de muchas frecuencias). Además, la experiencia auditiva depende tanto de la señal física como del receptor: la misma onda puede interpretarse como tono, timbre o ruido según su estructura temporal y espectral. Finalmente, conviene recordar la doble acepción del vocablo en cartografía y toponimia, donde el uso de la palabra inglesa "sound" designa a veces un brazo de mar o una ensenada que es navegable y estrecha, similar a una entrada de mar.
Para profundizar en aspectos como la percepción auditiva, las leyes de la acústica o aplicaciones prácticas, existen recursos especializados y libros de texto en física y acústica. Cada uno de estos temas ofrece conexiones con disciplinas como la electrónica, la ingeniería y las ciencias de la salud.
Enlaces relacionados: aire, ondas, medio, vibración, ruido.
Ver también: terminología técnica, métodos de medición, y ejemplos cotidianos (instrumentos, ecosistemas acuáticos y dispositivos de escucha).
Vacío
Como el sonido es una vibración de un medio, no puede atravesar el vacío. Un vacío es un lugar donde no hay un medio, por ejemplo en el espacio exterior. La palabra proviene del adjetivo latino vacuus que significa "vacante" o "vacío".
Velocidad del sonido
Las ondas sonoras pueden viajar a través de sólidos, líquidos y gases. Cuanto más grueso sea el medio, más rápido irán, pero no pueden viajar a través del vacío (un lugar sin nada dentro). Por eso los astronautas no pueden hablar entre ellos en el espacio: necesitan una radio para oírse. El sonido puede viajar a través del agua más rápido que a través del aire; e incluso más rápido en sólidos como la piedra, el hierro y el acero. A temperatura ambiente y con una presión atmosférica normal, el sonido viaja a 344 m/s (1134 pies/s), 761 millas por hora). Como la temperatura y la presión cambian con la altitud en la atmósfera, la velocidad también variará.
Tono e intensidad
El tono es la agudeza o la gravedad del sonido. El tono es la forma en que los humanos oyen las diferentes frecuencias. La frecuencia viene determinada por el número de vibraciones por segundo. La tecla más alta de un piano, por ejemplo, vibra 4.000 veces por segundo. Tiene una frecuencia de 4000 hercios (Hz), o 4 kilohercios (kHz). Las teclas más bajas tienen frecuencias más bajas. Una nota una octava más alta que otra nota tiene el doble de frecuencia que esa nota.
La intensidad de un sonido es la cantidad de energía sonora que atraviesa un metro cuadrado en un segundo. Las ondas sonoras con mayor amplitud (mayor vibración) tienen mayor intensidad. La intensidad de un sonido es mayor cerca de la fuente sonora. Más lejos, es menos intensa. La ley del cuadrado inverso muestra cómo la intensidad del sonido se hace más pequeña, más lejos de la fuente. El "cuadrado inverso" dice que cuando la distancia se multiplica por un número, la intensidad del sonido se divide por ese número al cuadrado (el número por sí mismo). Así, el doble de la distancia supone la cuarta parte de la intensidad.
Las intensidades del sonido pueden ser muy diferentes. Pueden ir desde 0,000000000001, que apenas se oye, hasta 1 W/m2 (dolorosamente fuerte). La escala de decibelios hace que los números de intensidad sonora sean más fáciles de trabajar. Una intensidad de 0,000000000001 W/m2 es 0 dB (decibelios). Es una escala exponencial, por lo que cuando el número de decibelios aumenta por 10, la intensidad es diez veces mayor. Así, una intensidad de 1 W/m2 es de 120 dB.
La sonoridad es la forma en que las personas perciben la intensidad del sonido. La sonoridad depende de la intensidad del sonido, de la frecuencia del sonido y del oído de la persona.
Oído y no visto
El sonido audible tiene frecuencias entre 20 Hz y 20 kHz. Los seres humanos pueden oír el sonido audible. Las ondas sonoras con frecuencia superior a 20 kHz se denominan ondas ultrasónicas. Las ondas sonoras con frecuencia inferior a 20 Hz se denominan ondas infrasónicas. Los seres humanos no pueden oír las ondas ultrasónicas ni las infrasónicas, pero algunos animales, como los murciélagos y los delfines, las utilizan. Las personas mayores tienen un rango de audición aún menor. Las personas oyen mejor los sonidos entre 1000 Hz y 6000 Hz.
El efecto Doppler
Cuando una fuente de sonido se mueve hacia alguien, la frecuencia parece aumentar. Lo mismo ocurre cuando alguien se mueve hacia la fuente de sonido. La frecuencia parece disminuir cuando alguien se aleja de una fuente de sonido. También parece disminuir cuando la fuente sonora se aleja de alguien. Esto se llama efecto Doppler.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el sonido?
R: El sonido es un tipo de onda creada por las vibraciones de las moléculas. Se puede escuchar cuando atraviesa un medio hasta llegar al oído.
P: ¿Cómo se producen los sonidos?
R: Los sonidos se producen por las vibraciones de las moléculas. Por ejemplo, cuando alguien golpea un tambor o un platillo, el objeto vibra y hace que las moléculas de aire se muevan, lo que crea ondas sonoras.
P: ¿Cuáles son los tres medios diferentes por los que viaja el sonido?
R: Los tres medios diferentes por los que viaja el sonido son los sólidos, los líquidos y los gases.
P: ¿Qué causa las ondas sonoras?
R: Las ondas sonoras son causadas por las vibraciones de las moléculas del aire. Cuando un objeto vibra, hace que se muevan las moléculas de aire que luego crean las ondas sonoras.
P: ¿Cómo oímos los sonidos?
R: Oímos los sonidos cuando las moléculas de aire que vibran llegan a nuestros oídos y hacen que nuestro tímpano vibre de la misma manera que lo hizo originalmente el objeto que inició la onda sonora.
P: ¿Todos los sonidos son vibraciones regulares?
R: No, no todos los sonidos son vibraciones regulares; las vibraciones irregulares constituyen el ruido, mientras que las personas pueden emitir sonidos muy complejos para hablar.
P: ¿Qué es la compresión y la rarefacción en términos de ondas sonoras?
R: La compresión es la parte de una onda sonora en la que las moléculas de aire se empujan entre sí, mientras que la rarefacción es la parte de una onda en la que las moléculas de aire se alejan unas de otras; estas dos partes crean una secuencia conocida como onda sonora.
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Autor
AlegsaOnline.com Sonido: naturaleza física, transmisión, usos y distinciones Leandro Alegsa
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