El fenómeno sonoro

Producción y propagación del sonido

El sonido, una forma de energía, se produce por una serie de variaciones de presión, en forma de vibraciones que se propagan por los medios sólidos, líquidos y gaseosos.

Su trasmisión, en forma de onda, se realiza a través del choque sucesivo de moléculas del medio, unas contra otras, desde la fuente sonora hasta el oyente.

En palabras más simples, las ondas vibratorias producidas por un objeto son percibidas por nuestro oído e interpretadas como un sonido.

Así, una fuente sonora, como un piano o una campana, no podría ser escuchada en el vacío debido a que en este medio no existen las partículas de aire necesarias para trasmitir la onda producida por la perturbación sonora.

El desplazamiento de las moléculas, producto de las colisiones, no es permanente; es decir, no existe transferencia de materia. Sólo existe transferencia de energía.

La distancia entre los puntos medios de dos crestas o dos valles se conoce como longitud de onda. La distancia entre el punto medio de una cresta o valle al eje horizontal se conoce como amplitud. Un ciclo es la trayectoria de la curva desde el eje horizontal a una cresta, luego a un valle y posteriormente al eje.

El tiempo necesario para completar un ciclo se denomina período. El número de ciclos que ocurren en un segundo se llama frecuencia y su unidad es el Hertz. La velocidad de la onda de sonido depende de la naturaleza del medio en el que se desplaza. En el caso del aire, la velocidad es de 344 metros por segundo a 20 grados Celcius.

Factores que aumentan la velocidad del sonido son los incrementos de temperatura y la densidad del medio. Así, por ejemplo, la velocidad de propagación del sonido es mucho mayor en los metales, debido a que en ellos las moléculas están mucho más apretadas.

Conceptos de silencio y ruido

No todas las variaciones de presión que se generan sobre un medio producen la sensación auditiva cuando llegan al oído humano.

La sensación sonora ocurre sólo en el momento en que la amplitud y lafrecuencia del sonido se encuentran dentro de valores determinados.

Todo sonido no deseado puede considerarse como ruido.

Lo anterior implica que, aun existiendo variaciones de presión, si sus amplitudes son menores que ciertos valores éstas no serán audibles. Por otro lado, si sus amplitudes son superiores a ciertos valores pueden producir sensaciones de dolor, más que de sonido.

Por otra parte, si las frecuencias de las ondas sonoras se encuentran fuera del rango de frecuencias que son capaces de generar la sensación auditiva, éstas tampoco serán audibles.

Así, en estricto rigor, el concepto de silencio implica la ausencia de ondas sonoras con valores de amplitud y frecuencia capaces de generar la sensación auditiva. Por el contrario, la presencia de ondas sonoras capaces de generarla, nos definen el concepto de ruido.

No obstante lo anterior, en el lenguaje cotidiano entendemos al ruido como cualquier sonido que, en la práctica, interfiere con las actividades que desarrollamos. Por ejemplo, se podría considerar como ruido a todos aquellos sonidos que entorpezcan nuestro trabajo o descanso. Dentro de esto, es posible mencionar, "ruidos molestos" y "ruidos excesivos".

Ruido molesto es aquel que produce molestia a personas con capacidades normales de audición. Ruido excesivo es aquel que sobrepasa niveles máximos permisibles. Sin embargo, la denominación de ruido, para un determinado sonido, está directamente ligada a las características del oyente. Esto implica que, dependiendo del receptor, un mismo sonido podría ser considerado como música por un individuo y ruido por otro.

Rango de audibilidad: infrasonidos y ultrasonidos.

Los sonidos cuyas frecuencias se encuentran por debajo de la frecuencia mínima capaz de generar la sensación auditiva en un individuo, se denominan infrasonidos.

Los sonidos cuyas frecuencias se encuentran por encima de la frecuencia máxima que es capaz de percibir el aparato auditivo humano, se denominan ultrasonidos.

Es, generalmente aceptado que el rango de frecuencias audibles va desde los 20 hasta los 20.000 Hertz.

Fenómenos acústicos básicos

Cuando una onda que se desplaza por el aire incide sobre una pared es posible que parte de su energía sea absorbida. Este fenómeno es conocido como absorción sonora.

Por otra parte, la energía acústica radiada por la cara de la pared en la que incidió la onda sonora se denomina reflexión. La energía acústica radiada por la cara opuesta se denomina trasmisión.

Un fenómeno asociado a la incidencia de ondas sonoras sobre las paredes de un recinto, es el de la reverberación. Este fenómeno, puede ser definido como el tiempo que demora en decaer el sonido a la millonésima parte una vez que se ha detenido la emisión de la fuente sonora. Recintos con tiempos de reverberación altos, por lo general, cuentan con superficies altamente reflectantes. Por otra parte, recintos con tiempos de reverberación bajos, están asociados a superficies altamente absorbentes.

Presión sonora

La presión que ejerce la onda sonora incidente en el aparato auditivo humano se denomina presión sonora.

La presión sonora mínima capaz de producir una sensación auditiva se conoce como umbral de audición.

La presión sonora máxima que el oído puede soportar sin dolor se denomina, precisamente, como umbral del dolor.

El umbral de audición puede elevarse por distintos factores. Dentro de éstos se encuentran la edad, la que al aumentar provoca pérdidas progresivas de la sensibilidad, y la exposición a ruidos, los que debido a sus características pueden elevarlo temporalmente.

Niveles de ruido

Debido al amplio rango de intensidades al que es capaz de responder el oído humano, es difícil expresar en una misma escala lineal intensidades acústicas de distinto orden. A modo de ejemplo, a una frecuencia de 1.000 Hz, la diferencia de intensidades entre el umbral de audición y el umbral del dolor es de 1.014 veces. Por lo anterior, se utiliza una escala logarítmica, siendo el Belio la unidad de medida adoptada. La utilización de esta escala, que además corresponde a las sensaciones reales que se producen, se debe a Alexander Graham Bell.

El instrumento utilizado para medir Niveles de Presión Sonora se denomina sonómetro.

Las ondas sonoras u ondas de presión no siempre son audibles. El oído humano solo percibe ondas cuya frecuencia está comprendida entre 16 y 20.000 Hz.

CUALIDADES DEL SONIDO

Desde el punto de vista de la percepción del sonido por el ser humano los sonidos se caracterizan por su intensidad, tono y timbre.

Intensidad

La intensidad o el volumen es la cualidad que nos permite clasificar los sonidos en fuertes o débiles y esta relacionada directamente con la magnitud física “Intensidad de la onda” que es la cantidad de energía que transporta la onda por unidad de superficie y unidad de tiempo.

Tono

El tono es una cualidad del sonido que nos permite clasificar los sonidos en altos y graves y esta relacionada directamente con la magnitud física “frecuencia”.Los sonidos graves son los de frecuencia baja y los sonidos altos son los de gran frecuencia.

Timbre

El timbre nos permite distinguir dos sonidos de la misma intensidad y la misma frecuencia. Por ejemplo nos permite distinguir el sonido de una trompeta y un violín aunque emitan la misma nota con la misma intensidad.

En general, los sonidos no son de una sola frecuencia, los sonidos suelen tener una onda principal que va acompañada de otras ondas de menor amplitud llamadas armónicos cuya frecuencia es múltiplo de la onda principal; la suma de esas ondas da lugar a una onda que tiene una forma determinada. El timbre está relacionado con la forma de la onda.

A continuación puedes ver dos representaciones de ondas de la misma frecuencia principal pero que se diferencian por su forma, es decir se diferencian en los armónicos y por ello si los escucháramos podríamos distinguir los dos sonidos, pues tienen distinto timbre.

La psicoacústica es una rama de la psicofísica que estudia la relación existente entre el estímulo de carácter físico y la respuesta de carácter psicológico que el mismo provoca. Estudia la relación entre las propiedades físicas del sonido y la interpretación que hace de ellas el cerebro.