Acústica
La acústica es la rama de la física que estudia el sonido desde su origen hasta su percepción. Analiza cómo se produce cuando un cuerpo vibra, cómo esas vibraciones generan ondas sonoras y cómo estas se propagan a través de distintos medios materiales como el aire, el agua o los sólidos.
También estudia las características del sonido, como la frecuencia, la amplitud y el timbre.
Generación del sonido
El sonido se produce cuando un cuerpo vibra.
Esa vibración hace que las partículas del medio oscilen, formando ondas mecánicas longitudinales.
-
Necesita un medio material para propagarse (no viaja en el vacío).
-
Se transmite mediante compresiones y rarefacciones.
Ejemplos:
Cuerdas vocales al hablar.
Una cuerda de guitarra al pulsarla.
Velocidad del sonido
La velocidad del sonido depende del medio y de sus propiedades físicas.
En gases:
Donde:
-
γ = constante adiabática
-
R = constante universal de los gases
-
T = temperatura absoluta
-
M = masa molecular
En el aire (20 °C):
v ≈ 343 m/s
En sólidos:
Donde:
E = módulo de elasticidad (Young)
-
δ = densidad
El sonido viaja más rápido en sólidos, luego en líquidos y más lento en gases.
En líquidos
Donde:
B = módulo de compresibilidad
δ = densidad
Propiedades del Sonido
Reflexión
La reflexión ocurre cuando el sonido choca con una superficie y rebota.
Si el sonido reflejado se escucha claramente después del original, se llama eco.
Si las reflexiones son rápidas y se mezclan, se produce reverberación.
Depende del tipo de superficie: las duras reflejan más, las blandas absorben.
Refracción
La refracción es el cambio de dirección y velocidad del sonido al pasar de un medio a otro.
También ocurre cuando cambia la temperatura del aire.
Esto sucede porque el sonido viaja a distintas velocidades según el medio.
Por ejemplo, se propaga más rápido en sólidos que en gases.
Efecto Doppler
El efecto Doppler es la variación aparente de la frecuencia cuando hay movimiento entre la fuente y el observador.
Si la fuente se acerca, el sonido se escucha más agudo.
Si se aleja, se percibe más grave.
Un ejemplo común es el sonido de una ambulancia en movimiento.
Intensidad
La intensidad es la cantidad de energía sonora que pasa por una superficie.
Está relacionada con qué tan fuerte escuchamos un sonido.
Se mide en decibelios (dB).
A mayor amplitud de la onda, mayor intensidad.
