Audición y Lenguaje

explorando la comunicación humana

ASPECTOS BÁSICOS DE LA FÍSICA ACÚSTICA

Aplicaciones para la audiología ocupacional

Lo que nosotros captamos e interpretamos como sonido, es la consecuencia de una serie de vibraciones que provocan un movimiento de las moléculas del aire. Estas vibraciones se entienden como ondas acústicas, las cuales poseen tres cualidades principales, a saber, altura tonal, la cual es percibida por la frecuencia de las vibraciones y que tiene como unidad de medida el hertz[1]; además, se tiene como cualidad el volumen, el cual actúa en función de la intensidad, a razón de la potencia de las contracciones y rarefacciones del aire. La tercera cualidad es la que define la singularidad de cada uno de los sonidos de acuerdo con la fuente, esta se conoce como timbre, es decir, la mezcla particular de ciertas frecuencias.

Las ondas sonoras suelen ser definidas simplemente como ondas longitudinales que se propagan en un medio elástico, siendo este medio gaseoso, líquido o sólido; un fenómeno provocado por la perturbación, que inicia en un punto del espacio y se transmite hacia otro punto teniendo fuerte dependencia de las propiedades del medio por el que se propagaría.  La onda sonora es de tipo mecánica por el efecto que se produce en las moléculas, ya que estas no cambian ni se alteran sino que simplemente son movilizadas en el espacio, y su movimiento es paralelo a la dirección de la propagación, son ondas de presión. La perturbación de estas moléculas provoca vibraciones y estas, a su vez, impulsa las moléculas delante comprimiéndolas; luego, por inercia, esta vibración genera un ciclo de compresión y rarefacción, moviendo las moléculas del medio de forma multidireccional generando fluctuaciones. La propagación de la onda acústica implica transferencia de energía a través del espacio, esta energía es parcialmente cinética y parcialmente potencial, siendo lo  primero en consecuencia del movimiento de las partículas y lo segundo producto del desplazamiento elástico de estas partículas.

La dispersión suele ser representada por un gráfico de la función de seno. Para determinar la amplitud de la onda es preciso analizar la distancia de la fuente y la dirección de la propagación; de esto se ha partido también para ser explicado el efecto doppler. Una fórmula práctica para definir la velocidad del sonido es la siguiente:

Donde k es la compresibilidad de la onda (fuerza de restitución que vuelve el sistema al equilibrio original)  y p es la densidad (inercia que se opone al retorno al equilibrio); partiendo de esto podemos concluir que ante un aumento de cualquiera de estas dos variables, la velocidad del sonido tendrá la tendencia a disminuir.

Otra forma de medir la velocidad del sonido es hacerlo en función de la temperatura:

En esta tenemos que la velocidad del sonido corresponderá a la velocidad del sonido en un condición básica (0º de temperatura y 0% de humedad) sumado a los metros por segundo por ºC y multiplicado por los grados Celsius de ese momento. Es decir:

La velocidad del sonido en el aire es de 331, 5  metros por segundo, siempre y cuando la temperatura esté a 0ºC y la presión atmosférica sea de 1 atm y la humedad relativa sea de 0%.

Las magnitudes del sonido son primeramente la amplitud, la cual puede ser entendida como aquella variación extrema del desplazamiento de la onda, mientras que otra magnitud, la presión acústica, dependiente de la amplitud, será entendida como la cantidad de energía por unidad de tiempo, esta se relaciona con la amplitud en que, cuanto mayor sea la cantidad de sea esta, mayor será la cantidad de energía generada. Además de estas magnitudes, está la frecuencia, la cual nos indicará la cantidad de repeticiones de los ciclos en un período determinado de un segundo. La longitud de onda es la otra magnitud del sonido, esta representa la distancia existente entre dos crestas consecutivas; determinándose cuán larga es la distancia y siendo esta medida en micrómetros (µm) o en nanómetros (nm) por su ínfima distancia. Tomando esto en cuenta, podemos razonar que cuanto mayor sea la longitud de onda, menor será la frecuencia.

Al igual que otras ondas físicas, el sonido presenta ciertos patrones en su trayecto. La reverberación es el resultado de la sumatoria de las reflexiones que son percibidas por un individuo en diferente punto de tiempo, las cuales son producto de un mismo sonido. La resonancia es lo que sucede cuando dos masas vibran a la misma frecuencia, pero la una lo hace en consecuencia y por influencia de la otra. Cuando ante la onda se presenta un obstáculo y este la hace dispersarse y, aparentemente, curvarse, está sucediendo un fenómeno llamado difracción, esto sucede cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto o del medio. Quizá el fenómeno más conocido sea el eco, este está relacionado estrechamente con la reflexión del sonido, y se produce cuando el sonido persiste aún después de haberse extinguido la señal acústica original. La reflexión se da cuando la onda acústica es reflejada l encontrarse con algún obstáculo en su trayecto que le impida traspasarlo totalmente o bordearle.


[1] La denominación ha sido dada en honor a Heinrich Rudolf Hertz, físico alemán nacido el 22 de febrero de 1857. Hertz fue alumno de Helmholtz.

noviembre 15, 2010 - Posted by | Acústica

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