Características del fenómeno sonoro

El sonido

El sonido se origina por las vibraciones de un cuerpo sonoro. Está formado por ondas que se propagan a través de un medio que puede ser líquido, gaseoso o sólido, por lo que es indispensable un medio transmisor para que exista sonido; esa es la razón por la cual en el espacio interestelar no pueda existir sonido ya que no se compone de ningún elemento material que tenga la capacidad de propagar ondas.

El sonido llega a nosotros gracias a que las partículas que componen el aire vibran y transmiten sus ondas.

Velocidad del sonido

La velocidad del sonido varia dependiendo del medio transmisor de éste. El aire es el principal medio transmisor del sonido, y la velocidad en él es de 331,3 m/s. En el agua, la velocidad del sonido es de 1450 m/s ya que las partículas están mas juntas y propagan antes sus vibraciones. La velocidad del sonido también depende de la temperatura, cuanto mayor es la temperatura mayor es la rapidez con la que se desplazan las ondas.

Las ondas sonoras

Las ondas sonoras son esferas concéntricas producidas por la concentración y dilatación que experimentan las moléculas de aire cuando se le comunican las vibraciones de un cuerpo sonoro, y se van agrandando hasta que se acaban perdiendo.

Existen muchos tipos de ondas, por ejemplo las que producen sonidos agudos o graves. Los primeros se componen de ondas que están muy juntas entre sí, y las segundas, por ondas que están más separadas.

Llamamos frecuencia al número de ondas que caben en un tiempo determinado y se mide en Hertz.

Amplitud se refiere a la altura que alcanza las ondas, y establece el volumen o nivel sonoro. Cuando se escucha música a muy alto volumen, la amplitud es tan alta que puede llegar a causar daños en el tímpano.

Reflexión del sonido

Cuando las ondas chocan contra un obstáculo, una parte de la energía es absorbida por el obstáculo y la otra parte es rechazada en sentido contrario al camino que había realizado.

Hay diversos tipos de reflexión del sonido, destacando el eco y la resonancia:

El eco se produce cuando la reflexión del sonido se realiza contra un obstáculo lejano y entonces el sonido reflejado se aprecia cuando el sonido que había sido emitido anteriormente deja de percibirse.

La resonancia tiene lugar cuando el obstáculo con el que choca el sonido no está lo suficientemente lejos y el sonido reflejado se confunde con el emitido.

Cualidades del sonido

El sonido tiene cuatro cualidades: altura, intensidad, timbre y duración.

– Altura: nos permite distinguir la gravedad o elevación del sonido para distinguir entre un sonido grave y otro agudo.

– Intensidad: es la fuerza con la que se produce un sonido. Depende de la amplitud de las vibraciones producidas por un cuerpo sonoro. La intensidad aumenta cuanto mayor es la fuerza con la que se emite un sonido. No se propaga siempre con la misma intensidad, ya que también depende de la distancia que recorre: la intensidad no es la misma a 1m de donde se produce el sonido que a 4m.

– Timbre: es lo que nos hace que distingamos entre el sonido producido por un determinado instrumento o el producido por otro diferente.El timbre y los armónicos

El timbre podría definirse como el “color” de un sonido, y es lo que nos ayuda a caracterizar y distinguir diferentes tipos de instrumentos, o a reconocer a las personas por su voz. Un La de 440 Hz en un clarinete suena diferente que el mismo La en un saxo; aunque ambos tienen la misma altura, sus timbres no son iguales. La figura 1.2, que muestra fragmentos de estos dos sonidos, junto con un tercer fragmento correspondiente a onda sinusoidal pura de la misma altura, nos puede ayudar a comprender la naturaleza física del timbre. En los tres fragmentos, el período es el mismo (pues tienen la misma altura), pero sus formas son diferentes.

El motivo de esta diferencia de forma, es que las ondas de los sonidos naturales son más complejas porque vibran con varias frecuencias simultáneas. En la naturaleza no se encuentran sonidos puros con una sola frecuencia, como el de la figura 1.2.c; éstos sólo son obtenibles por medios electrónicos.

– Duración: indica el tiempo que un sonido permanece en nuestro oído. Depende de las vibraciones originadas por el sonido, y se obtendrán sonidos largos o cortos.

El ruido

El ruido es un conjunto de fenómenos vibratorios aéreos que, percibidos por el sistema auditivo, pueden ocasionar molestias o lesiones de oído, o dicho de otra manera, el ruido es un conjunto de sonidos mezclados y desordenados.

Las ondas de un ruido no tienen una longitud de onda, frecuencia, ni amplitud constantes y se distribuyen mezcladas unas con otras.

En un sonido las ondas de distintas frecuencias se sobreponen ordenadamente siguiendo una estructura armónica, por eso, el ruido es desagradable para el oído y una pieza musical puede resultar placentera.

Clases de ruidos

Existen tres tipos de ruidos básicos:

– Ruido blanco: esta compuesto por todas las frecuencias audibles a la misma amplitud; es parecido a un Shshshsh, como el que hace el televisor cuando se corta la emisión.

– Ruido rosa: esta compuesto sobre todo por frecuencias graves y agudas, medias atenuadas; es similar a un Fsfsfsfsfs.

– Ruido marrón: esta compuesto principalmente por ondas graves y medias; es parecido a Jfjfjfjfjf.

– ¿Cómo se mide el ruido?

Para medir el nivel sonoro se utilizan medidores llamados decibelímetros que constan de un micrófono patrón, muy calibrado, que responde a todas las frecuencias audibles por igual, una pantalla analógica o digital y una llave selectora de sensibilidad.

También existe otro aparato, los analizadores de espectros, que dibujan las frecuencias que componen un ruido, pero estos solamente se usan para mediciones críticas e investigaciones especializadas.

Unidades de medida de la onda sonora

Frecuencias Hz

La frecuencia de una onda sonora se define como el número de pulsaciones (ciclos) que tiene por unidad de tiempo (segundo). La unidad correspondiente a un ciclo por segundo es el herzio (Hz).

Las frecuencias más bajas se corresponden con lo que habitualmente llamamos sonidos “graves”, son sonidos de vibraciones lentas. Las frecuencias más altas se corresponden con lo que llamamos “agudos” y son vibraciones muy rápidas

Decibelio (dB)

El decibelio es una unidad logarítmica de medida utilizada en diferentes disciplinas de la ciencia. En todos los casos se usa para comparar una cantidad con otra llamada de referencia. Normalmente el valor tomado como referencia es siempre el menor valor de la cantidad. En algunos casos puede ser un valor promediado aproximado.

En Acústica la mayoría de las veces el decibelio se utiliza para comparar la presión sonora, en el aire, con una presión de referencia. Este nivel de referencia tomado en Acústica, es una aproximación al nivel de presión mínimo que hace que nuestro oído sea capaz de percibirlo. El nivel de referencia varía lógicamente según el tipo de medida que estemos realizando. No es el mismo nivel de referencia para la presión acústica, que para la intensidad acústica o para la potencia acústica.

La razón por la que se utiliza el decibelio es que si no, tendríamos que estar manejando números o muy pequeños o excesivamente grandes, llenos de ceros, con lo que la posibilidad de error seria muy grande al hacer cálculos. Además también hay que tener en cuenta que el comportamiento del oído humano esta mas cerca de una función logarítmica que de una lineal, ya que no percibe la misma variación de nivel en las diferentes escalas de nivel, ni en las diferentes bandas de frecuencias

El espectro de frecuencias audible varía según cada persona, edad etc. Sin embrago normalmente se acepta como el intervalo entre 20 Hz y 20 kHz.

Ruidos y sonidos peligrosos

La intensidad de los distintos ruidos se mide en decibeles, unidad de medida de la presión sonora. El umbral de audición está en 0dB (Mínima intensidad del estímulo) y el umbral de dolor está en 120 dB. Para tener una aproximación de la percepción de la audición del oído humano, se creó una unidad basada en el dB que se denomina decibel A (dBA).

El oído humano tiene la capacidad de soportar cierta intensidad de los ruidos; si estos sobrepasan los niveles aceptables, provocan daños en el órgano de la audición. En la ciudad, los niveles de ruido oscilan entre 35 y 85 dBA, estableciéndose que entre 60 a 65 dBA se ubica el umbral del ruido diurno que comienza a ser molesto.

Por ejemplo: en una biblioteca se tienen 40 dBA, en una conversación en voz alta 70 dBA (1 m. de distancia), tráfico en una calle con mucho movimiento sobre 85 dBA y el despegue de un avión 120 dBA ( 70 mts. De distancia).

¿A partir de que niveles el sonido es perjudicial?

El nivel del sonido es perjudicial por encima de los 100 dBA es muy recomendable siempre que sea posible utilizar protectores para los oídos. Si la exposición es prolongada, por ejemplo en puestos de trabajos, se considera necesario el utilizar protectores en ambientes con niveles de 85 dBA, siempre y cuando la exposición sea prolongada. Los daños producidos en el oído por exposiciones a ruidos muy fuertes son acumulativos e irreversibles, por lo que se deben de extremar las precauciones. De la exposición prolongada a ruidos se observan trastornos nerviosos, cardíacos y mentales.

Recopilación Fernando Bozzini

Distintas fuentes