El
sonido es un fenómeno vibratorio transmitido en forma de ondas
mecánicas esféricas longitudinales y tiene cuatro
cualidades esenciales: intensidad, tono, duración y timbre. Cada una
de estas cualidades, es en realidad una cualidad de la onda. La
velocidad del sonido a través del aire es aproximadamente de 332
metros/segundo, es decir que avanza unos 332 metros cada segundo.
Para que se genere un sonido es necesario que vibre alguna fuente. La
física del sonido es estudiada por la acústica.
*Funny
Noises: Posiblemente una de las representaciones del sonido más
mítica de la historia del cine.
http://www.youtube.com/watch?v=XSwPW6K5g1g
En
física, una onda consiste en la propagación de una perturbación de
alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo
eléctrico o campo magnético, a través de dicho medio, implicando
un transporte de energía sin transporte de materia. El medio
perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo
de metal e, incluso, inmaterial como el vacío.
Las
ondas se pueden clasificar en función del medio en que se propagan:
- Ondas mecánicas: las ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Dentro de las ondas mecánicas tenemos las ondas elásticas, las ondas sonoras y las ondas de gravedad.
- Ondas electromagnéticas: las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio, pudiendo por lo tanto propagarse en el vacío. El concepto de onda electromagnética surgió en la búsqueda de la naturaleza de la Luz.
- Ondas gravitacionales: las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la geometría misma del espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando en el vacío, técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio, sino que en sí mismas son alteraciones del espacio-tiempo.
Atendiendo
a su dirección las ondas pueden ser:
- Ondas unidimensionales: las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas.
- Ondas bidimensionales o superficiales: son ondas que se propagan en dos direcciones. Pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie, por ello, se denominan también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se producen en una superficie líquida en reposo cuando, por ejemplo, se deja caer una piedra en ella.
- Ondas tridimensionales o esféricas: son ondas que se propagan en tres direcciones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones. El sonido es una onda tridimensional. Son ondas tridimensionales las ondas sonoras (mecánicas) y las ondas electromagnéticas.
Por el
movimiento de sus partículas son:
- Ondas longitudinales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio se mueven o vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal.
- Ondas transversales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
Es la cantidad de energía
acústica que contiene un sonido, es decir, lo fuerte o suave de un
sonido. Es lo que comúnmente se conoce como Volumen. La intensidad
viene determinada por la potencia, que a su vez está determinada por
la amplitud y nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil.
Esta
cualidad la medimos con el sonómetro y los resultados se expresan en
decibelios (dB) en honor al científico e inventor Alexander Graham
Bell.
Es la unidad de medida que se emplea para expresar intensidades
sonoras. Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo
(0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB).
Es
la distancia máxima entre el punto más alejado de una onda y el
punto de equilibrio o medio.
Las ondas van "debilitándose en amplitud" conforme van alejándose de su punto de origen: es lo que se conoce como atenuación de la onda. Aunque la amplitud de las ondas decrece, su longitud de onda y su frecuencia permanecen invariables, ya que éstas dependen sólo del foco emisor. Volviendo al ejemplo de la piedra cayendo en el agua, la amplitud de la onda producida va disminuyendo según se desplaza hacia la orilla, sin embargo su longitud de onda permanecerá constante aunque se haya desplazado 50 metros.
Las ondas van "debilitándose en amplitud" conforme van alejándose de su punto de origen: es lo que se conoce como atenuación de la onda. Aunque la amplitud de las ondas decrece, su longitud de onda y su frecuencia permanecen invariables, ya que éstas dependen sólo del foco emisor. Volviendo al ejemplo de la piedra cayendo en el agua, la amplitud de la onda producida va disminuyendo según se desplaza hacia la orilla, sin embargo su longitud de onda permanecerá constante aunque se haya desplazado 50 metros.
La
longitud de una onda es el período espacial o la distancia que hay
de pulso a pulso. En otras palabras, describe lo larga
que es la onda.
La longitud de onda de un movimiento ondulatorio
determinado permanece constante e invariable a lo largo de todo el
camino que recorra, aunque su amplitud puede variar. La longitud de
onda de las ondas de sonido, en el intervalo que los seres humanos
pueden escuchar, oscila entre menos de 2 cm y aproximadamente 17
metros.
Frecuencia es una magnitud
que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier
fenómeno o suceso periódico. La longitud de onda tiene una relación
inversa con la frecuencia, a mayor frecuencia, menor longitud de
onda, y viceversa. La frecuencia se mide en Hertzios.
Nombrado en honor al
físico alemán Heinrich Rudolf Hertz, es la unidad de frecuencia.
Los Hertzios representan el número de ciclos por segundo (10
ciclos/segundo = 10Hz)
También se habla de
Hertzios cuando hacemos referencia a una nota, y su altura tonal. Por
ejemplo, "La" central está situado en 440Hz.
La Frecuencia Fundamental
es la frecuencia más baja entre las que forman una onda sonora
compleja y es la frecuencia a la cual se concentra la mayor cantidad
de energía o potencia del sonido que se oye. Si analizamos un
espectrograma de sonido se observa como la mayor densidad del gráfico
se localiza en torno a las frecuencias más bajas, lo que nos indica
la localización de la frecuencia fundamental del sonido analizado.
El tono depende de lo
juntas que estén las ondas, es decir de la longitud de onda. Cuanto
más pequeña es la longitud de onda, mayor es su frecuencia, o lo
que es lo mismo, más ondas pasan por un punto en una unidad de
tiempo y más agudo es el sonido. El oído humano oye frecuencias
desde 20Hz (la onda pasa 20 veces por segundo) hasta 20000Hz. 20Hz
sería un sonido muy grave y 20000Hz uno muy agudo.
En la música occidental se fueron
estableciendo tonos determinados llamados notas, cuya secuencia de 7
(do, re, mi, fa, sol, la, si) se va repitiendo formando octavas, en
cada una de éstas se duplica la frecuencia. La diferencia entre
distintas notas se denomina Intervalo.
El
timbre es el matiz característico de un sonido, que puede ser agudo
o grave según la altura de la nota que corresponde a su resonador
predominante. Es muy difícil dar una definición clara y concisa del
término, pero se puede concebir como el atributo que nos permite
diferenciar dos sonidos con igual sonoridad, altura y duración. Es
decir, se puede definir el timbre por lo que No es.
La duración corresponde
al tiempo que duran las vibraciones que producen un sonido. Es el
tiempo durante el cual se mantiene un sonido. La duración en la
música se representa por medio de las figuras de las notas. La
Redonda es la figura con más valor, y el resto de figuras son
subdivisiones de ésta.
Se denomina vibración a
la propagación de ondas elásticas produciendo deformaciones y
tensiones sobre un medio continuo (equilibrio). Consiste básicamente
en un movimiento lineal de ida y vuelta que realizan algunos cuerpos
cuando se les saca de su posición de equilibrio. A este movimiento
de vaivén también se le conoce como oscilación, pero conviene
separar el concepto de vibración del de oscilación, ya que las
oscilaciones son de una frecuencia mucho menor. Para que se produzca
una vibración debe ocurrir una perturbación que altere el estado de
reposo en el que se encuentra un cuerpo. Las vibraciones, al ser de
movimientos periódicos (o cuasiperiódicos) de mayor frecuencia que
las oscilaciones, suelen generar ondas sonoras.
Técnicamente los
formantes son bandas de frecuencia donde se concentra la mayor parte
de la energía sonora de un sonido; se trata de concentración de
energía (amplitud de onda) que se da en una determinada frecuencia.
En el habla se determinan por el proceso de filtrado por resonancia
que se produce en el tracto vocal por la configuración de los
articuladores. Los formantes permiten distinguir los sonidos del
habla humana, sobre todo las vocales y otros sonidos sonoros.
Un
armónico es el resultado de una serie de variaciones adecuadamente
acomodadas en un rango o frecuencia de emisión, denominado paquete
de información. Son los componentes de un sonido
que se definen como las frecuencias secundarias que acompañan a una
frecuencia fundamental o generadora. Los armónicos son los que
generan el timbre característico de una fuente de sonido (ya sea una
voz humana, un instrumento musical, etc.). Son los que permiten
diferenciar un tipo de instrumento de otro, o reconocer el timbre de
la voz de una persona. Normalmente no nos percatamos de su existencia
pues, al ser "inaudibles" la mayoría de ellos, sólo los
escuchamos mencionar raras veces como material didáctico.
Cuando
escuchamos las sirenas de una ambulancia, notamos como si el sonido
fuera más grave en la distancia y más agudo conforme el vehículo
se acerca. A este "efecto" se le conoce como
efecto Doppler.
El efecto Doppler Es el aparente cambio de frecuencia de una onda causado por el movimiento relativo de la fuente con respecto al observador.
En
el caso de la ambulancia: las ondas sonoras, por el efecto de la
velocidad, se comprimen en la parte delantera y se estiran en la
trasera. Al comprimirse las ondas quedan más apretadas y pasan más
ondas por el mismo sitio en menos tiempo, es decir, el sonido se hace
más agudo. Sin embargo en la parte trasera las ondas se estiran y
pasan pasan menos frentes de onda por el mismo sitio en la misma
cantidad de tiempo por lo que el sonido se hace más grave.
*Funny Noises: En la serie Big Bang Theory se hace una mención cómica de éste fenómeno: http://www.youtube.com/watch?v=O5dj1gbX1kQ
*Funny Noises: En la serie Big Bang Theory se hace una mención cómica de éste fenómeno: http://www.youtube.com/watch?v=O5dj1gbX1kQ
El
modelo de la fuente y el filtro constituye la base de la teoría
acústica de la producción del habla. La fuente es la que produce
el sonido mientras que el filtro es el que lo modifica. En el caso
del habla la fuente es la laringe cuando se emiten sonidos sonoros,
pero cuando se producen sonidos sordos el sonido se genera en el
tracto vocal.
El
filtro se encuentra en el tracto de resonancia que modifica la
amplitud de los armónicos de la fuente por efecto de la resonancia.
Este efecto es equivalente al de un filtro que permite el paso de
determinados elementos y, en cambio, obstruye el de otros. El filtro
puede considerarse como fijo en los sonidos durante la producción de
los cuales no se altera la forma de la cavidad de resonancia y
variable cuando necesariamente tiene que producirse un cambio, como
en el caso de las oclusivas que constan de una fase de oclusión y
otra de explosión. Además La resonancia puede darse en la cavidad
oral (orales) o en la cavidad nasal (nasales). El trabajo combinado
de la fuente y el filtro es lo que da lugar a los diferentes sonidos
que configuran el habla humana.
Fuentes:
