Las ondas y el sonido

El sonido es una onda mecánica,nica, tridimensional y longitudinal. Es mecánica porque necesita de un medio elástico para propagarse, es tridimensional porque se propaga en tres dimensiones y es longitudinal porque el movimiento de las partículas del medio es el mismo que la dirección en que se propaga la onda.

Recordamos que una onda es la propagación de una perturbación de alguna propiedad del espacio, implicando un transporte de engería sin transporte de materia. En el caso de sonido la propiedad perturbada es la presión, que se define como fuerza por unidad de superficie. La propagación de estas variaciones de presión es lo que se conoce como onda sonora y esa variación de presión es lo que percibimos y denominamos sonido.

¿Como percibimos el sonido?

Percibimos las ondas sonoras a traves del oído,do, que nos permite captar los cambios de presión en el aire, generados por las ondas sonoras. Estas ondas mecánicas son captadas y transformadas en impulsos eléctricos que el cerebro puede interpretar. 

Pero no solo el oído nos va a permitir percibir estos cambios de presión, nuestro cuerpo también va a notar las vibraciones, sobre todo aquellas causadas por frecuencias bajas. Frecuencias que va a hacer vibrar diferentes tejidos y cavidades de nuestros cuerpos.  

Asi que recordar que, si tenéis algún alumno con una pérdida parcial o total de audición, aun va a poder percibir sonido, percibir música a traves de su cuerpo y por supuesto también crearla. Para conseguir ondas sonoras con frecuencias bajas podéis probar con instrumentos de percusión como un bombo y para reproducir frecuencias bajas con un altavoz necesitareis un subwoofer. 

El rango aundible oido- por encima ultrasonidos (animales) - por debajo (infrasonidos) cuerpo

Espectro audible y escala logaritmica.

 

Intensidad, volumen y amplitud

Cuando hablamos del volumen de un sonido nos referimos a la intensidad con la que percibimos ese sonido. Esta intensidad viene determinada por la amplitud de la onda sonora, que como vimos en el capítulo anterior es el valor máximo alcanzado por un punto del medio en cada repetición. A mayor amplitud de onda, percibiremos un sonido como más fuerte, mayor sera su volumen. 

Cuando trabajemos con sonido en Pure data vamos a regular el volumen modificando la amplitud. Estas modificaciones de amplitud también nos van a ser útiles a la hora se sumar ondas para crear sonidos más complejos, digamos que nos permitirá regular cuanta cantidad de una onda mezclamos con otra, como si de una receta de cocina se tratara, cuanta sal le echamos al gazpacho para potenciar su sabor, la cantidad de sal va a ser la amplitud. 

 

FrecuenciaFrecuencia, tono y resonancia

Cuando hablamos del tono de un sonido nos referimos a la frecuencia. Esta frecuencia viene determinada por el número de repeticiones por unidad de tiempo y la medimos es Hercios Hz. La frecuencia guarda cierta relación con la longitud de onda. Recordemos que la velocidad de propagación de una onda depende del medio por el que se propaga, y en un mismo medio se mantiene constante. Por ejemplo, la velocidad de propagación del sonido en el aire, a una temperatura de 20º es siempre 343 m/s. Tambien veíamos que la velocidad de propagación es igual a la longitud de onda por la frecuencia, que distancia recorre cada repetición en el tiempo que dura una repetición?.

v = λ f = λ / T

En un mismo medio una onda con una mayor frecuencia tendrá menores longitudes de onda, y una onda con menor frecuencia tendrá una longitud de onda mayor. 

Ejemplo: La longitud de onda de un sonido que se propaga en el aire con una frecuencia de 50 Hz sera igual a: 

343 = λ 50;   λ=343/50;   λ=6,86 m

La longitud de onda de un sonido que se propaga en el aire con una frecuencia de 10.000 Hz sera igual a: 

343 = λ 10.000;   λ=343/10.000;   λ=0,0343 m

Para nuestros oídos la frecuencia es lo que determina como de grave o agudo es un sonido, también determina las notas de la escala musical. Cada nota de la escala musical es una vibración con una frecuencia especifica, por ejemplo, un Do de la octava X tiene una frecuencia de X. 

¿Cuando una onda cambia de medio la frecuencia se mantiene constante luego lo que va a variar es la longitud de onda.?

La resonancia es una propiedad de la materia, por eso es importante para las ondas sonoras ya que son ondas mecánicas que necesitan de un medio para propagarse. 

Altavoz

 

Volumen, longitud de onda, amplitud y energía 

Como vimos anteriormente la amplitud es el valor máximo alcanzado por un punto del medio en cada repetición y la longitud de onda es la distancia ocupada por una repetición cuando una onda se propaga. Estas dos magnitudes son proporcionales a la energía del movimiento vibratorio. En la imagen de abajo vemos la amplitud en el eje y, y la longitud de onda medida en el eje x.

Para dos ondas con las mismas condiciones (misma velocidad de propagación y misma amplitud), pero diferente frecuencia se cumplirá lo siguiente: La onda con unas longitudes de onda menores portara mayor energia que la onda con unas longitudes de onda mayores, recordar que habiamos dicho que la velocidda de propagacion de una onda dependia del medio. 

Para dos ondas con las mismas condiciones, pero diferente amplitud se cumplirá lo siguiente: La onda con una amplitud mayor portara mas energia que la onda con una amplitid menos. 

Luego a mayor amplitud, mayor energia, y a mayor frecuencia mayor energia tambien. 

Las variaciones en la longitud de onda y la frecuencia las vamos a percibir a nivel sonoro como cambios en el tono, sonidos mas agudos, o sonidos mas graves. En este caso las diferentes frecuencias va a ser los ingredientes de nuestra rezeta para hacer gazpacho

Las variaciones en la amplitud de una onda las vamos a percibir a nivel sonoro como cambios de volumen, sonidos mas fuertes, o sonidos mas suaves. A mayor amplitud de onda, mayor energia y percibiremos un sonido como mas fuerte.

Cuando trabajemos con sonido en Pure data vamos a regular el volumen modificando la amplitud. Estas modificaciones de amplitud tambien nos van a ser utiles a la hora se sumar ondas para crear sonidos mas complejos, digamos que nos permitira regular cuanta cantidad de una onda mezclamos con otra, como si de una receta de cocina se tratara, cuanta sal le echamos al gazpacho para potenciar su sabor, la cantidad de sal va a ser la aplitud. 

En las ondas sonoras cuanta mayor cantidad de energía se propague mayor sera la amplitud de la onda. Luego para una onda con la misma frecuencia, mayores amplitudes nos darán sonidos con un volumen mayor

Cuando el sonido se graba por primera vez en un disco (edison), sonido analgico, sonido digital.

Resonancia