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Sonido

El sonido (del latín sonĭtus, por analogía prosódica con ruido, chirrido, rugido, etc.), en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación de ondas mecánicas (sean audibles o no), a través de un medio (fluido o sólido) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

Transmisión del sonido en un fluido o una propagación de ondas. Se produce una onda de presión por compresión, que hace que el resto de las partículas se compriman entre ellas.
Un tambor produce un sonido debido a la vibración de una membrana tensa sobre una caja de resonancia.
Un micrófono Sennheiser.

El sonido humanamente audible (entre 20Hz y 20,000Hz) consiste en ondas sonoras y ondas acústicas que se producen cuando las oscilaciones de la presión del aire, son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión.[1]​ En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.

Representación esquemática del proceso de captación de sonidos por el oído.
Azul: ondas sonoras. Rojo: tímpano. Amarillo: Cóclea. Verde: células de receptores auditivos. Púrpura: espectro de frecuencia de respuesta del oído. Naranja: impulso del nervio auditivo.

La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de un medio elástico sólido, líquido o gaseoso. Entre los más comunes se encuentran el aire y el agua. El sonido, las ondas sonoras, no se propagan en el vacío, al contrario que las ondas electromagnéticas. Si las vibraciones se producen en la misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una onda longitudinal y si las vibraciones son perpendiculares a la dirección de propagación es una onda transversal.

La fonética acústica concentra su interés especialmente en los sonidos del habla: cómo se generan, cómo se perciben, y cómo se pueden describir gráfica o cuantitativamente.

Física del sonido

 
Compresión en ondas esféricas. Los cambios de color indican cambio de presión o densidad.

La física del sonido es estudiada por la acústica, que trata tanto de la propagación de las ondas sonoras en los diferentes tipos de medios continuos como la interacción de estas ondas sonoras con los cuerpos físicos.

 
Onda sinusoidal; Variación con la frecuencia.
Las frecuencias son más altas cuanto más abajo en la gráfica.
El eje horizontal representa el tiempo.

Propagación del sonido

Ciertas características de los fluidos y de los sólidos influyen en la onda de sonido. Por eso el sonido se propaga en los sólidos y en los líquidos con mayor rapidez que en los gases. En general cuanto mayor sea la compresibilidad (1/K) del medio tanto menor es la velocidad del sonido. También la densidad es un factor importante en la velocidad de propagación, en general cuanto menor sea la densidad (ρ), a igualdad de todo lo demás, menor es la velocidad de la propagación del sonido. La velocidad del sonido(v) se relaciona con esas magnitudes mediante la fórmula:

 

En los gases, la temperatura influye tanto sobre la compresibilidad como sobre la densidad, de tal manera que un factor de suma importancia es la temperatura del medio de propagación.

La propagación del sonido está sujeta a algunos condicionantes. Así, la transmisión de sonido requiere la existencia de un medio material donde la vibración de las moléculas es percibida como una onda sonora. En la propagación en medios compresibles como el aire, la propagación implica que en algunas zonas las moléculas de aire, al vibrar se juntan (zonas de compresión) y en otras zonas se alejan (zonas de rarefacción), esta alteración de distancias entre las moléculas de aire es lo que produce el sonido. En fluidos altamente incompresibles como los líquidos las distancias se ven muy poco afectadas pero se manifiesta en forma de ondas de presión. La velocidad de propagación de las ondas sonoras en un medio depende de la distancia promedio entre las partículas de dicho medio, por tanto, es en general mayor en los sólidos que en los líquidos y en estos, a su vez, que en los gases. En el vacío no puede propagarse el sonido, nótese que por tanto las explosiones realmente no son audibles en el espacio exterior.

Las ondas sonoras se producen cuando un cuerpo vibra rápidamente. La frecuencia es el número de vibraciones u oscilaciones completas que efectúan por segundo. Los sonidos producidos son audibles por un ser humano promedio si la frecuencia de oscilación está comprendida entre 20 Hz y 20000 Hz. Por encima de esta última frecuencia se tiene un ultrasonido no audible por los seres humanos, aunque algunos animales pueden oír ultrasonidos inaudibles por los seres humanos. La intensidad de un sonido está relacionada con el cuadrado de la amplitud de presión de la onda sonora. Un sonido grave corresponde a onda sonora con frecuencia baja mientras que los sonidos agudos se corresponden con frecuencias más altas.

Magnitudes físicas del sonido

Como todo movimiento ondulatorio, el sonido puede representarse mediante la Transformada de Fourier como una suma de curvas sinusoides, tonos puros, con un factor de amplitud, que se pueden caracterizar por las mismas magnitudes y unidades de medida que a cualquier onda de frecuencia bien definida: Longitud de onda (λ), frecuencia (f) o inversa del período (T), amplitud (relacionada con el volumen y la potencia acústica) y fase. Esta descomposición simplifica el estudio de sonidos complejos ya que permite estudiar cada componente frecuencial independientemente y combinar los resultados aplicando el principio de superposición, que se cumple porque la alteración que provoca un tono no modifica significativamente las propiedades del medio.

La caracterización de un sonido arbitrariamente complejo implica analizar:

  • Potencia acústica: El nivel de potencia acústica (PWL Power Wattage Level) es la cantidad de energía radiada al medio en forma de ondas por unidad de tiempo por una fuente determinada. La unidad en que se mide es el vatio y su símbolo es W. La potencia acústica depende de la amplitud.
  • Espectro de frecuencias: la distribución de dicha energía entre las diversas ondas componentes.

Velocidad del sonido

 
Un F / A-18 rompiendo la barrera del sonido. El halo blanco está formado por la condensación del vapor de agua del aire como resultado de la caída brutal en la presión del aire alrededor de la aeronave (ver Singularidad de Prandtl-Glauert).
  • En el aire, el sonido tiene una velocidad de 331,5 m/s cuando: la temperatura es de 0 °C, la presión atmosférica es de 1 atm (nivel del mar) y se presenta una humedad relativa del aire de 0 % (aire seco). Aunque depende muy poco de la presión del aire.
  • La velocidad del sonido depende del tipo de material por el que se propague. Cuando el sonido se desplaza en los sólidos tiene mayor velocidad que en los líquidos, y en los líquidos es más veloz que en los gases. Esto se debe a que las partículas en los sólidos están más cercanas.
 
Comportamiento de las ondas de sonido a diferentes velocidades

La velocidad del sonido en el aire (V8) se puede calcular en relación a la temperatura de la siguiente manera:

 

Donde:

 
 
 , es la temperatura en grados Celsius.

Si la temperatura ambiente es de 15 °C, la velocidad de propagación del sonido es 340 m/s (1224 km/h ). Este valor corresponde a 1 MACH.

La velocidad del sonido en el agua (a 25 °C) es de 1593 m/s. La velocidad en la madera es de 3700 m/s, en el hormigón es de 4000 m/s y en el acero es de 6100 m/s.

Reverberación

La reverberación es la suma total de las reflexiones del sonido que llegan al lugar del receptor en diferentes momentos del tiempo. Auditivamente se caracteriza por una prolongación, a modo de "cola sonora", que se añade al sonido original. La duración y la coloración tímbrica de esta cola dependen de: La distancia entre el oyente y la fuente sonora; la naturaleza de las superficies que reflejan el sonido. En situaciones naturales hablamos de sonido directo para referirnos al sonido que se transmite directamente desde la fuente sonora hasta nosotros (o hasta el mecanismo de captación que tengamos). Por otra parte, el sonido reflejado es el que percibimos después de que haya rebotado en las superficies que delimitan el recinto acústico, o en los objetos que se encuentren en su trayectoria. Evidentemente, la trayectoria del sonido reflejado siempre será más larga que la del sonido directo, de manera que -temporalmente- escuchamos primero el sonido directo, y unos instantes más tarde escucharemos las primeras reflexiones; a medida que transcurre el tiempo las reflexiones que nos llegan son cada vez de menor intensidad, hasta que desaparecen. Nuestra sensación, no obstante, no es la de escuchar sonidos separados, ya que el cerebro los integra en un único precepto, siempre que las reflexiones lleguen con una separación menor de unos 50 milisegundos. Esto es lo que se denomina efecto Haas o efecto de precedencia.

Resonancia

Es el fenómeno que se produce cuando dos cuerpos tienen la misma frecuencia de vibración, uno de los cuales empieza a vibrar al recibir las ondas sonoras emitidas por el otro.

Para entender el fenómeno de la resonancia existe un ejemplo muy sencillo. Supóngase que se tiene un tubo con agua y muy cerca de él (sin entrar en contacto) tenemos un diapasón, si golpeamos el diapasón con un metal, mientras echan agua en el tubo, cuando el agua alcance determinada altura el sonido será más fuerte; esto se debe a que la columna de agua contenida en el tubo se pone a vibrar con la misma frecuencia que la que tiene el diapasón, lo que evidencia por qué las frecuencias se refuerzan y en consecuencia aumenta la intensidad del sonido.

Un ejemplo es el efecto de afinar las cuerdas de la guitarra, puesto que al afinar, lo que se hace es igualar las frecuencias, es decir poner en resonancia el sonido de las cuerdas.

Fisiología del sonido

Aparato auditivo

Los sonidos son percibidos a través del aparato auditivo que recibe las ondas sonoras, que son convertidas en movimientos de los osteocillos óticos y percibidas en el oído interno que a su vez las transmite mediante el sistema nervioso al cerebro. Esta habilidad se tiene incluso antes de nacer.

Voz humana

 
La espectrografía de la voz humana revela su rico contenido armónico.

La voz humana se produce por la vibración de las cuerdas vocales, lo cual genera una onda sonora que es combinación de varias frecuencias y sus correspondientes armónicos. La cavidad buco-nasal sirve para crear ondas cuasiestacionarias por lo que aparecen ciertas frecuencias denominadas formantes. Cada segmento de sonido del habla viene caracterizado por un cierto espectro de frecuencias o distribución de la energía sonora en las diferentes frecuencias. El oído humano es capaz de identificar diferentes formantes de dicho sonido y percibir cada sonido con formantes diferentes como cualitativamente diferentes, eso es lo que permite por ejemplo distinguir dos vocales. Típicamente el primer formante, el de frecuencia más baja está relacionado con la abertura de la vocal que en última instancia está relacionada con la frecuencia de las ondas estacionarias que vibran verticalmente en la cavidad. El segundo formante está relacionado con la vibración en la dirección horizontal y está relacionado con si la vocal es anterior, central o posterior.

La voz masculina tiene un tono fundamental de entre 100 y 200 Hz, mientras que la voz femenina es más aguda, típicamente está entre 150 y 300 Hz. Las voces infantiles son aún más agudas. Sin el filtrado por resonancia que produce la cavidad buco nasal nuestras emisiones sonoras no tendrían la claridad necesaria para ser audibles. Ese proceso de filtrado es precisamente lo que permite generar los diversos formantes de cada unidad segmental del habla.

Sonidos del habla

Las lenguas humanas usan segmentos homogéneos reconocibles de unas decenas de milisegundos de duración, que componen los sonidos del habla, técnicamente llamados fonos. Lingüísticamente no todas las diferencias acústicas son relevantes, por ejemplo las mujeres y los niños tienen en general tonos más agudos, por lo que todos los sonidos que producen tienen en promedio una frecuencia fundamental y unos armónicos más altos e intensos.

Los hablantes competentes de una lengua aprenden a "clasificar" diferentes sonidos cualitativamente similares en clases de equivalencia de rasgos relevantes. Esas clases de equivalencia reconocidas por los hablantes son los constructos mentales que llamamos fonemas. La mayoría de lenguas naturales tiene unas pocas decenas de fonemas distintivos, a pesar de que las variaciones acústicas de los fonos y sonidos son enormes.

El sonido en la música

El sonido, en combinación con el silencio, es la materia prima de la música. En la música los sonidos se califican en categorías como: largos y cortos, fuertes y débiles, agudos y graves, agradables y desagradables. El sonido ha estado siempre presente en la vida cotidiana del hombre. A lo largo de la historia el ser humano ha inventado una serie de reglas para ordenarlo hasta construir algún tipo de lenguaje musical.

Propiedades

Las cuatro cualidades básicas del sonido son la altura, la duración, la intensidad y el timbre o color.

Cualidad Característica Rango
Altura o tono Frecuencia de onda Agudo, medio, grave
Duración Tiempo de vibración Largo o corto
Intensidad Amplitud de onda Fuerte, débil o suave
Timbre Armónicos de onda o forma de la onda. Análogo a la textura Depende de las características de la fuente emisora del sonido (por analogía: áspero, aterciopelado, metálico, etc)

Altura

La altura, o altura tonal, indica si el sonido es grave, agudo o medio, y viene determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras, medida en ciclos por segundo o hercios (Hz).

  • vibración lenta = baja frecuencia = sonido grave.
  • vibración rápida = alta frecuencia = sonido agudo.

Para que los humanos podamos percatar un sonido, este debe estar comprendido entre el rango de audición de 20 y 20.000 Hz. Por debajo de este rango tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos. A esto se le denomina rango de frecuencia audible. Cuanta más edad se tiene, este rango va reduciéndose tanto en graves como en agudos.

En la música occidental se fueron estableciendo tonos determinados llamados notas, cuya secuencia de 12 (C, C#, D, D#, E, F, F#, G, G#, A, A#, B) se va repitiendo formando octavas, en cada una de estas se duplica la frecuencia. La diferencia entre distintas notas se denomina intervalo.

Duración

Es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido. Podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc. Los únicos instrumentos acústicos que pueden mantener los sonidos el tiempo que quieran, son los de cuerda frotada, como el violín, y los de viento (utilizando la respiración circular o continua); pero por lo general, los instrumentos de viento dependen de la capacidad pulmonar, y los de cuerda según el cambio del arco producido por el ejecutante.

El sonido tarda entre 12 y 15 centésimas de segundo en llegar al cerebro. En el caso de que la duración sea menor, no da tiempo a que se pueda reconocer la altura, produciéndose una sensación de chasquido llamada "clic".

Intensidad

Es la cantidad de energía acústica que contiene un sonido, es decir, lo fuerte o suave de un sonido. 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.

La intensidad del sonido se divide en intensidad física e intensidad auditiva, la primera está determinada por la cantidad de energía que se propaga, en la unidad de tiempo, a través de la unidad de área perpendicular a la dirección en que se propaga la onda. Y la intensidad auditiva que se fundamenta en la ley psicofísica de Weber-Fechner, que establece una relación logarítmica entre la intensidad física del sonido que es captado, y la intensidad física mínima audible por el oído humano.

Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (130 dB). Esta cualidad la medimos con el sonómetro y los resultados se expresan en decibelios (dB) en honor al científico e inventor Alexander Graham Bell.

La intensidad también tiene que ver con la direccionalidad, ya que se relaciona directamente con la distancia.

En notación musical se suele indicar la intensidad con los términos tradicionales siguientes, procedentes del italiano:

  1. fortissimo o muy fuerte
  2. forte o fuerte
  3. mezzoforte o moderadamente fuertee
  4. mezzopiano o moderadamente suave
  5. piano o suave
  6. pianísimo o muy suave

Timbre

El timbre es la cualidad del sonido que permite la identificación de su fuente sonora.

Una misma nota suena distinta si la toca una flauta, un violín, una trompeta, etc. Cada instrumento tiene un timbre que lo identifica o lo diferencia de los demás. También influye en la variación del timbre la calidad del material que se utilice para emitir el sonido. Con la voz sucede lo mismo. El sonido emitido por un hombre, una mujer, un niño tienen distinto timbre. El timbre permite distinguir si la voz es áspera, dulce, ronca o aterciopelada. Así pues, el sonido será claro, sordo, agradable o molesto. El timbre es una característica del sonido que nos permite diferenciar dos sonidos que tengan el mismo tono, la misma duración y la misma intensidad sonora en función de la fuente sonora. El timbre es un componente de un sonido que viene dado por la cantidad e intensidad de los diferentes armónicos que lo componen, así como de la forma de la onda sonora, y, en concreto del ataque, la caída y la resonancia.

Fuentes de sonido

El sonido es un tipo de ondas mecánicas longitudinales producidas por variaciones de presión del medio. Estas variaciones de presión (captadas por el oído humano) producen en el cerebro la percepción del sonido.

Existen en la naturaleza sonidos generados por diferentes fuentes y sus características de frecuencia (altura), intensidad (fuerza), forma de la onda (timbre) y envolvente (modulación) los hacen diferentes e inconfundibles, por ejemplo, el suave correr del agua por un grifo tiene las mismas características en frecuencia, timbre y envolvente que el ensordecedor correr del agua en las cataratas del Iguazú, con sus aproximadamente 100 metros de altura de caída libre, pero la intensidad (siempre medida en decibelios a un metro de distancia de la zona de choque) es mucho mayor.

De los requisitos apuntados, el de la envolvente es el más significativo, puesto que es "la variación de la intensidad durante un tiempo, generalmente el inicial, considerado", el ejemplo de la diferencia de envolventes es la clara percepción que tenemos cuando algún instrumento de cuerda raspada (violín, violoncelo) son ejecutados "normalmente" con el arco frotando las cuerdas o cuando son pulsados (pizzicato); mientras que en el primer caso el sonido tiene aproximadamente la misma intensidad durante toda su ejecución, en el segundo caso el sonido parte con una intensidad máxima (la cuerda tensa soltada por el músico) atenuándose rápidamente con el transcurso del tiempo y de una manera exponencial, de manera que la oscilación siguiente a la anterior sigue una ley de variación descendente. Entre los instrumentos que exhiben una envolvente constante tenemos primordialmente el órgano de tubos (y sus copias electrónicas), el saxofón (también de aire, como el órgano) y aquellos instrumentos que, no siendo de envolvente fija, pueden fácilmente controlar esta función, como la flauta (dulce y armónica), la tuba, el clarinete y las trompetas, pífano y silbatos, bocinas de medios de transportes (instrumentos de advertencia); entre los instrumentos de declinación exponencial tenemos todos los de percusión que forman las "baterías": bombos, platillos, redoblantes, tumbadoras (en este ramo debemos destacar los platillos, con un tiempo largo de declinación que puede ser cortado violentamente por el músico) mediante un pedal o mismamente la mano.

La percepción del sonido

Los humanos y otros animales percibimos el sonido a mediante el sentido del oído, pero además podemos percibir sonidos de baja frecuencia a través de otras partes del cuerpo. Generalmente se considera que los sonidos audibles para el oído humano son los que tienen una frecuencia comprendida entre los 20 y los 20.000 Hz,[2]​ pero estos límites no están claramente definidos (por ejemplo, en la banda inferior hay quien considera valores inferiores como 12 Hz),[3]​ y es bien sabido que el límite superior disminuye con la edad. Por encima y por debajo de este rango hay los ultrasonidos y los infrasonidos, respectivamente. Otras especies de animales pueden percibir otros rangos de frecuencias:[4]​ el gato doméstico 100-32.000 Hz; el elefante africano 16-12.000 Hz; el murciélago 1.000-150.000 Hz o los roedores 70-150.000 Hz. Es muy conocido el ejemplo de los perros (40-46.000 Hz), que pueden escuchar sonidos a frecuencias por encima de los 20.000 Hz que son imperceptibles por los humanos (hay silbatos que emiten ultrasonidos que son utilizados tanto para adiestrar como para asustar los perros, pero hay quién piensa que también se puede utilizar para dispersar a grupos de jóvenes).

Para muchos animales el sentido del oído es capital para su supervivencia, ya que utilizan los sonidos para detectar peligros, a la depredación detectando las presas o para comunicación. La mayoría de fenómenos que se producen en la Tierra tienen asociados sonidos característicos: la lluvia, las olas, el fuego, el viento, etc. Muchas especies, tanto mamíferos, anfibios como la rana o los pájaros, han desarrollado órganos especiales para la producción de sonidos, que en el caso de algunos pájaros ha evolucionado hasta el canto o hasta el habla humana. Los humanos incluso hemos desarrollado una cultura y una tecnología basada en la generación y la transmisión de sonidos (cultura de transmisión oral, teléfono, radio, fonógrafo, disco compacto, etc...).

Para la medida del sonido se utiliza una escala logarítmica,[5]​ que permite representar magnitudes muy grandes y muy pequeñas con números relativamente pequeños, y que es una cifra adimensional porque es una relación entre dos magnitudes con las mismas dimensiones, la presión sonora respecto de una presión sonora arbitraria de referencia que, por convenio internacional, son los 2 micropascales. Se trata de la escala de decibeliois, que expresa la magnitud del sonido en decibelios, décima parte de belio, una unidad raramente utilizada. El origen de la escala, el valor 0, corresponde al umbral auditivo humano (2 μPa), de forma que los valores negativos corresponderían a sonidos imperceptibles por el hombre. El decibelio no es una unidad incluida en el Sistema Internacional de Unidades (hay científicos que no la consideran una unidad),[6]​ aun así es aceptado para utilizarse junto con las unidades del SI.[7]


Nivel de presión sonora

El nivel de presión sonora (SPL, del inglés Sound pressure level) o nivel sonoro   es una medida logarítmica de la presión sonora eficaz de una onda mecánica respecto a una fuente de referencia. Se mide en decibelios:

 

donde p0 es la presión sonora de referencia (al aire se acostumbra a considerar   µPa, y p es el valor de la presión eficaz que queremos medir.

Si el medio de propagación es el aire, el nivel de presión sonora (SPL) se expresa casi siempre en decibelios respecto a la presión de referencia de 20 μPa, generalmente considerado el umbral de audibilidad para los seres humanos (aproximadamente equivaldría a la presión del sonido producido por un mosquito volando a tres metros de distancia). Las mediciones de los equipos de audio se hacen casi siempre en referencia a este valor. Sin embargo, en otros medios, como por ejemplo el agua, a menudo se utiliza una presión de referencia igual a μPa.[8]​ En general, es necesario saber el nivel de referencia cuando se comparan medidas de SPL y el hecho que a menudo la unidad dB (*SPL) sea abreviada cómo dB puede llevar a engaño, puesto que se trata de una medida relativa.

Ejemplos de niveles de presión sonora

Considerando la franja de percepción humana (de 20 µPa a 20.000 Pa) en la escala decibélica, los sonidos perceptibles están comprendidos entre 0 y 180 decibelios (dB)- La tabla siguiente muestra algunos ejemplos:

Decibelios Presión (Pa) Ejemplo
180 20.000 Misiles
160 2.000 Lanzamiento cohete espacial
150 630 Explosión nuclear
140 200 Avión
130 63 Erupción volcánica, cañón
120 20 Martillo neumático, concierto de rock
110 6.3 Discoteca, huracán
100 2 Tormenta fuerte, bocina de coche
90 0,63 Tormenta, moto con silenciador
80 0,2 Oleadas
70 0,063 Lluvia
60 0,02 Conversación normal
50 0,0063 Llovizna
40 0,002 Hablar bajo
30 0,00063 Cuchicheo
20 0,0002 Movimiento de hojas
10 0,000063 Noche en el campo, ordenador
0 0,00002 Umbral auditivo

Nivel de intensidad sonora

El nivel de intensidad sonora o nivel de intensidad acústica ("LY ")es una medida logarítmica de la intensidad sonora (medida en W/m²) comparada con un valor de referencia (10-12 W/m²). La relación se define como:[9]

 

donde Y1 es la intensidad sonora en W/m², e Y0 es el valor de referencia, que corresponde a la menor intensidad sonora audible por el oído humano a una frecuencia de 1.000 Hz. El nivel de intensidad sonora es un valor adimensional y se expresa en decibelios (dB).

En cambio, si en vez de tomar la intensidad umbral a 1.000 Hz, tomamos la intensidad umbral real para cada frecuencia entonces hablaríamos de sonoridad y se expresaría en fonios,[9]​ la unidad de medida de la intensidad de la sensación sonora para el oído humano.

La sensación que nos produce un sonido es subjetiva y depende del observador, No hay una relación proporcional entre la intensidad física de un sonido y la sensación sonora o sonoridad que nos produce, la sensación sonora sigue aproximadamente la ley de Weber-Fechner, que nos indica que la sensación sonora sigue una progresión aritmética mientras que el estímulo sonoro sigue una progresión geométrica.[10]

Contaminación acústica

 
El tráfico es la principal fuente de contaminación acústica en las ciudades.
 
Un avión pasando muy cerca de viviendas en Londres.

Se llama contaminación acústica o contaminación sonora al exceso de sonido que altera las condiciones normales del ambiente en una determinada zona. Si bien el ruido no se acumula, traslada o perdura en el tiempo como las otras contaminaciones, también puede causar grandes daños en la calidad de vida de las personas si no se controla bien o adecuadamente.

El término «contaminación acústica» hace referencia al ruido (entendido como sonido excesivo y molesto), provocado por las actividades humanas (tráfico, industrias, locales de ocio, aviones, barcos, entre otros) que produce efectos negativos sobre la salud auditiva, física y mental de los seres vivos.

Este término está estrechamente relacionado con el ruido debido a que esta se da cuando el ruido es considerado como un contaminante, es decir, un sonido molesto que puede producir efectos nocivos fisiológicos como la disminución de la capacidad auditiva o la sordera y psicológicos para una persona o grupo de personas.

La Organización Mundial de la Salud (OMS), considera los 70 dB (A), como el límite superior deseable. Los distintos países tienen normas de salud sobre límites aceptables tanto en el entorno social como en el entorno laboral, así como medidas para reducir la contaminación acústica.

Ver también: Contaminación acústica.

Referencias

  1. Schiffman, Harvey (2001). «4». La Percepción Sensorial. Limusa Wiley. p. 72. ISBN 968-18-5307-5. 
  2. Music: a mathematical offering, David J. Benson, 2006, Cambridge University Press
  3. Music, physics and engineering, Harry Ferdinand Olson, 2a ed, 1967, Dover Publications Inc.
  4. Sound perception, a Animal Behavior Online, Michael D. Breed, 2001
  5. Characteristics of Sound and the Decibel Scale,Environmental Protection Departament. Government of Hong Kong.
  6. Non-SI units accepted for use with the SI, and units based on fundamental constants (enlace roto disponible en )., véase párrafo Table 7. Non-SI units whose values in SI units must be obtained experimentally, Oficina Internacional de Pesas y Medidas.
  7. Non-SI units accepted for use with the SI, and units based on fundamental constants (enlace roto disponible en )., BIMP. En abril del año 2003, el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) consideró una recomendación para incluir el decibelio en el Sistema Internacional (SI), pero finalmente no fue incluido. Véase Consultative Committee for Units, Meeting minutes (enlace roto disponible en )., Sección 3, página 5.
  8. Terminology (enlace roto disponible en )., The Surveillance Towed Array Sensor System (SURTASS) Low Frequency Active (LFA)]
  9. Nivel de intensidad y Sonoridad, Proyecto La Peonza. Universitat Politècnica de Catalunya.
  10. Santiago Ferrer Mur (1994). «L'estudi del soroll en els projectes de carreteres». Espais: revista del Departament de Política Territorial i Obres Públiques (en catalán) (39). p. 46. 

Bibliografía

  • Benade, Arthur H (1976). Fundamentals of Musical Acoustics. New York: Oxford University Press. OCLC 2270137. 
  • M. Crocker (editor), 1994. Encyclopedia of Acoustics (Interscience).
  • Farina, Angelo; Tronchin, Lamberto (2004). Advanced techniques for measuring and reproducing spatial sound properties of auditoria. Proc. of International Symposium on Room Acoustics Design and Science (RADS), 11–13 April 2004, Kyoto, Japón.
  • L. E. Kinsler, A. R. Frey, A. B. Coppens, and J. V. Sanders, 1999. Fundamentals of Acoustics, fourth edition (Wiley).
  • Philip M. Morse and K. Uno Ingard, 1986. Theoretical Acoustics (Princeton University Press). ISBN 0-691-08425-4
  • Allan D. Pierce, 1989. Acoustics: An Introduction to its Physical Principles and Applications (Acoustical Society of America). ISBN 0-88318-612-8
  • Pompoli, Roberto; Prodi, Nicola (abril de 2000). «Guidelines for Acoustical Measurements inside Historical Opera Houses: Procedures and Validation». Journal of Sound and Vibration 232 (1): 281-301. doi:10.1006/jsvi.1999.2821. 
  • D. R. Raichel, 2006. The Science and Applications of Acoustics, second edition (Springer). eISBN 0-387-30089-9
  • Rayleigh, J. W. S. (1894). The Theory of Sound. New York: Dover. ISBN 0-8446-3028-4. 
  • E. Skudrzyk, 1971. The Foundations of Acoustics: Basic Mathematics and Basic Acoustics (Springer).
  • Stephens, R. W. B.; Bate, A. E. (1966). Acoustics and Vibrational Physics (2nd edición). London: Edward Arnold. 
  • Wilson, Charles E. (2006). Noise Control (Revised edición). Malabar, FL: Krieger Publishing Company. ISBN 1-57524-237-0. OCLC 59223706. 

Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Sonido.
  •   Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre sonido.
  • El sonido como vibración
  • El Diccionario de la Real Academia Española tiene una definición para sonido.
  •   Datos: Q11461
  •   Multimedia: Sound
  •   Citas célebres: Sonido

sonido, sonido, latín, sonĭtus, analogía, prosódica, ruido, chirrido, rugido, física, cualquier, fenómeno, involucre, propagación, ondas, mecánicas, sean, audibles, través, medio, fluido, sólido, esté, generando, movimiento, vibratorio, cuerpo, transmisión, so. El sonido del latin sonĭtus por analogia prosodica con ruido chirrido rugido etc en fisica es cualquier fenomeno que involucre la propagacion de ondas mecanicas sean audibles o no a traves de un medio fluido o solido que este generando el movimiento vibratorio de un cuerpo Transmision del sonido en un fluido o una propagacion de ondas Se produce una onda de presion por compresion que hace que el resto de las particulas se compriman entre ellas Un tambor produce un sonido debido a la vibracion de una membrana tensa sobre una caja de resonancia Un microfono Sennheiser El sonido humanamente audible entre 20Hz y 20 000Hz consiste en ondas sonoras y ondas acusticas que se producen cuando las oscilaciones de la presion del aire son convertidas en ondas mecanicas en el oido humano y percibidas por el cerebro La propagacion del sonido es similar en los fluidos donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presion 1 En los cuerpos solidos la propagacion del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio Representacion esquematica del proceso de captacion de sonidos por el oido Azul ondas sonoras Rojo timpano Amarillo Coclea Verde celulas de receptores auditivos Purpura espectro de frecuencia de respuesta del oido Naranja impulso del nervio auditivo La propagacion del sonido involucra transporte de energia sin transporte de materia en forma de ondas mecanicas que se propagan a traves de un medio elastico solido liquido o gaseoso Entre los mas comunes se encuentran el aire y el agua El sonido las ondas sonoras no se propagan en el vacio al contrario que las ondas electromagneticas Si las vibraciones se producen en la misma direccion en la que se propaga el sonido se trata de una onda longitudinal y si las vibraciones son perpendiculares a la direccion de propagacion es una onda transversal La fonetica acustica concentra su interes especialmente en los sonidos del habla como se generan como se perciben y como se pueden describir grafica o cuantitativamente Indice 1 Fisica del sonido 1 1 Propagacion del sonido 1 2 Magnitudes fisicas del sonido 1 3 Velocidad del sonido 1 4 Reverberacion 1 5 Resonancia 2 Fisiologia del sonido 2 1 Aparato auditivo 2 2 Voz humana 2 3 Sonidos del habla 3 El sonido en la musica 3 1 Propiedades 3 1 1 Altura 3 1 2 Duracion 3 1 3 Intensidad 3 1 4 Timbre 4 Fuentes de sonido 5 La percepcion del sonido 5 1 Nivel de presion sonora 5 1 1 Ejemplos de niveles de presion sonora 5 2 Nivel de intensidad sonora 6 Contaminacion acustica 7 Referencias 7 1 Bibliografia 7 2 Enlaces externosFisica del sonido Editar Compresion en ondas esfericas Los cambios de color indican cambio de presion o densidad La fisica del sonido es estudiada por la acustica que trata tanto de la propagacion de las ondas sonoras en los diferentes tipos de medios continuos como la interaccion de estas ondas sonoras con los cuerpos fisicos Onda sinusoidal Variacion con la frecuencia Las frecuencias son mas altas cuanto mas abajo en la grafica El eje horizontal representa el tiempo Propagacion del sonido Editar Articulo principal Propagacion del sonido Ciertas caracteristicas de los fluidos y de los solidos influyen en la onda de sonido Por eso el sonido se propaga en los solidos y en los liquidos con mayor rapidez que en los gases En general cuanto mayor sea la compresibilidad 1 K del medio tanto menor es la velocidad del sonido Tambien la densidad es un factor importante en la velocidad de propagacion en general cuanto menor sea la densidad r a igualdad de todo lo demas menor es la velocidad de la propagacion del sonido La velocidad del sonido v se relaciona con esas magnitudes mediante la formula v K r displaystyle v sqrt frac K rho En los gases la temperatura influye tanto sobre la compresibilidad como sobre la densidad de tal manera que un factor de suma importancia es la temperatura del medio de propagacion La propagacion del sonido esta sujeta a algunos condicionantes Asi la transmision de sonido requiere la existencia de un medio material donde la vibracion de las moleculas es percibida como una onda sonora En la propagacion en medios compresibles como el aire la propagacion implica que en algunas zonas las moleculas de aire al vibrar se juntan zonas de compresion y en otras zonas se alejan zonas de rarefaccion esta alteracion de distancias entre las moleculas de aire es lo que produce el sonido En fluidos altamente incompresibles como los liquidos las distancias se ven muy poco afectadas pero se manifiesta en forma de ondas de presion La velocidad de propagacion de las ondas sonoras en un medio depende de la distancia promedio entre las particulas de dicho medio por tanto es en general mayor en los solidos que en los liquidos y en estos a su vez que en los gases En el vacio no puede propagarse el sonido notese que por tanto las explosiones realmente no son audibles en el espacio exterior Las ondas sonoras se producen cuando un cuerpo vibra rapidamente La frecuencia es el numero de vibraciones u oscilaciones completas que efectuan por segundo Los sonidos producidos son audibles por un ser humano promedio si la frecuencia de oscilacion esta comprendida entre 20 Hz y 20000 Hz Por encima de esta ultima frecuencia se tiene un ultrasonido no audible por los seres humanos aunque algunos animales pueden oir ultrasonidos inaudibles por los seres humanos La intensidad de un sonido esta relacionada con el cuadrado de la amplitud de presion de la onda sonora Un sonido grave corresponde a onda sonora con frecuencia baja mientras que los sonidos agudos se corresponden con frecuencias mas altas Magnitudes fisicas del sonido Editar Articulo principal Onda sonora Como todo movimiento ondulatorio el sonido puede representarse mediante la Transformada de Fourier como una suma de curvas sinusoides tonos puros con un factor de amplitud que se pueden caracterizar por las mismas magnitudes y unidades de medida que a cualquier onda de frecuencia bien definida Longitud de onda l frecuencia f o inversa del periodo T amplitud relacionada con el volumen y la potencia acustica y fase Esta descomposicion simplifica el estudio de sonidos complejos ya que permite estudiar cada componente frecuencial independientemente y combinar los resultados aplicando el principio de superposicion que se cumple porque la alteracion que provoca un tono no modifica significativamente las propiedades del medio La caracterizacion de un sonido arbitrariamente complejo implica analizar Potencia acustica El nivel de potencia acustica PWL Power Wattage Level es la cantidad de energia radiada al medio en forma de ondas por unidad de tiempo por una fuente determinada La unidad en que se mide es el vatio y su simbolo es W La potencia acustica depende de la amplitud Espectro de frecuencias la distribucion de dicha energia entre las diversas ondas componentes Velocidad del sonido Editar Articulo principal Velocidad del sonido Un F A 18 rompiendo la barrera del sonido El halo blanco esta formado por la condensacion del vapor de agua del aire como resultado de la caida brutal en la presion del aire alrededor de la aeronave ver Singularidad de Prandtl Glauert En el aire el sonido tiene una velocidad de 331 5 m s cuando la temperatura es de 0 C la presion atmosferica es de 1 atm nivel del mar y se presenta una humedad relativa del aire de 0 aire seco Aunque depende muy poco de la presion del aire La velocidad del sonido depende del tipo de material por el que se propague Cuando el sonido se desplaza en los solidos tiene mayor velocidad que en los liquidos y en los liquidos es mas veloz que en los gases Esto se debe a que las particulas en los solidos estan mas cercanas Comportamiento de las ondas de sonido a diferentes velocidades La velocidad del sonido en el aire V8 se puede calcular en relacion a la temperatura de la siguiente manera V s V 0 b T displaystyle V s V 0 beta T Donde V 0 331 3 m s displaystyle V 0 331 3 mbox m s b 0 606 m s C displaystyle beta 0 606 mbox m s circ mbox C T C displaystyle T circ mbox C es la temperatura en grados Celsius Si la temperatura ambiente es de 15 C la velocidad de propagacion del sonido es 340 m s 1224 km h Este valor corresponde a 1 MACH La velocidad del sonido en el agua a 25 C es de 1593 m s La velocidad en la madera es de 3700 m s en el hormigon es de 4000 m s y en el acero es de 6100 m s Reverberacion Editar La reverberacion es la suma total de las reflexiones del sonido que llegan al lugar del receptor en diferentes momentos del tiempo Auditivamente se caracteriza por una prolongacion a modo de cola sonora que se anade al sonido original La duracion y la coloracion timbrica de esta cola dependen de La distancia entre el oyente y la fuente sonora la naturaleza de las superficies que reflejan el sonido En situaciones naturales hablamos de sonido directo para referirnos al sonido que se transmite directamente desde la fuente sonora hasta nosotros o hasta el mecanismo de captacion que tengamos Por otra parte el sonido reflejado es el que percibimos despues de que haya rebotado en las superficies que delimitan el recinto acustico o en los objetos que se encuentren en su trayectoria Evidentemente la trayectoria del sonido reflejado siempre sera mas larga que la del sonido directo de manera que temporalmente escuchamos primero el sonido directo y unos instantes mas tarde escucharemos las primeras reflexiones a medida que transcurre el tiempo las reflexiones que nos llegan son cada vez de menor intensidad hasta que desaparecen Nuestra sensacion no obstante no es la de escuchar sonidos separados ya que el cerebro los integra en un unico precepto siempre que las reflexiones lleguen con una separacion menor de unos 50 milisegundos Esto es lo que se denomina efecto Haas o efecto de precedencia Resonancia Editar Articulo principal Resonancia mecanica Es el fenomeno que se produce cuando dos cuerpos tienen la misma frecuencia de vibracion uno de los cuales empieza a vibrar al recibir las ondas sonoras emitidas por el otro Para entender el fenomeno de la resonancia existe un ejemplo muy sencillo Supongase que se tiene un tubo con agua y muy cerca de el sin entrar en contacto tenemos un diapason si golpeamos el diapason con un metal mientras echan agua en el tubo cuando el agua alcance determinada altura el sonido sera mas fuerte esto se debe a que la columna de agua contenida en el tubo se pone a vibrar con la misma frecuencia que la que tiene el diapason lo que evidencia por que las frecuencias se refuerzan y en consecuencia aumenta la intensidad del sonido Un ejemplo es el efecto de afinar las cuerdas de la guitarra puesto que al afinar lo que se hace es igualar las frecuencias es decir poner en resonancia el sonido de las cuerdas Fisiologia del sonido EditarArticulo principal Percepcion sonora Aparato auditivo Editar Articulo principal Oido Los sonidos son percibidos a traves del aparato auditivo que recibe las ondas sonoras que son convertidas en movimientos de los osteocillos oticos y percibidas en el oido interno que a su vez las transmite mediante el sistema nervioso al cerebro Esta habilidad se tiene incluso antes de nacer Voz humana Editar La espectrografia de la voz humana revela su rico contenido armonico La voz humana se produce por la vibracion de las cuerdas vocales lo cual genera una onda sonora que es combinacion de varias frecuencias y sus correspondientes armonicos La cavidad buco nasal sirve para crear ondas cuasiestacionarias por lo que aparecen ciertas frecuencias denominadas formantes Cada segmento de sonido del habla viene caracterizado por un cierto espectro de frecuencias o distribucion de la energia sonora en las diferentes frecuencias El oido humano es capaz de identificar diferentes formantes de dicho sonido y percibir cada sonido con formantes diferentes como cualitativamente diferentes eso es lo que permite por ejemplo distinguir dos vocales Tipicamente el primer formante el de frecuencia mas baja esta relacionado con la abertura de la vocal que en ultima instancia esta relacionada con la frecuencia de las ondas estacionarias que vibran verticalmente en la cavidad El segundo formante esta relacionado con la vibracion en la direccion horizontal y esta relacionado con si la vocal es anterior central o posterior La voz masculina tiene un tono fundamental de entre 100 y 200 Hz mientras que la voz femenina es mas aguda tipicamente esta entre 150 y 300 Hz Las voces infantiles son aun mas agudas Sin el filtrado por resonancia que produce la cavidad buco nasal nuestras emisiones sonoras no tendrian la claridad necesaria para ser audibles Ese proceso de filtrado es precisamente lo que permite generar los diversos formantes de cada unidad segmental del habla Sonidos del habla Editar Las lenguas humanas usan segmentos homogeneos reconocibles de unas decenas de milisegundos de duracion que componen los sonidos del habla tecnicamente llamados fonos Linguisticamente no todas las diferencias acusticas son relevantes por ejemplo las mujeres y los ninos tienen en general tonos mas agudos por lo que todos los sonidos que producen tienen en promedio una frecuencia fundamental y unos armonicos mas altos e intensos Los hablantes competentes de una lengua aprenden a clasificar diferentes sonidos cualitativamente similares en clases de equivalencia de rasgos relevantes Esas clases de equivalencia reconocidas por los hablantes son los constructos mentales que llamamos fonemas La mayoria de lenguas naturales tiene unas pocas decenas de fonemas distintivos a pesar de que las variaciones acusticas de los fonos y sonidos son enormes El sonido en la musica EditarEl sonido en combinacion con el silencio es la materia prima de la musica En la musica los sonidos se califican en categorias como largos y cortos fuertes y debiles agudos y graves agradables y desagradables El sonido ha estado siempre presente en la vida cotidiana del hombre A lo largo de la historia el ser humano ha inventado una serie de reglas para ordenarlo hasta construir algun tipo de lenguaje musical Propiedades Editar Las cuatro cualidades basicas del sonido son la altura la duracion la intensidad y el timbre o color Cualidad Caracteristica RangoAltura o tono Frecuencia de onda Agudo medio graveDuracion Tiempo de vibracion Largo o cortoIntensidad Amplitud de onda Fuerte debil o suaveTimbre Armonicos de onda o forma de la onda Analogo a la textura Depende de las caracteristicas de la fuente emisora del sonido por analogia aspero aterciopelado metalico etc Altura Editar Veanse tambien altura musicaly Tono acustica La altura o altura tonal indica si el sonido es grave agudo o medio y viene determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras medida en ciclos por segundo o hercios Hz vibracion lenta baja frecuencia sonido grave vibracion rapida alta frecuencia sonido agudo Para que los humanos podamos percatar un sonido este debe estar comprendido entre el rango de audicion de 20 y 20 000 Hz Por debajo de este rango tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos A esto se le denomina rango de frecuencia audible Cuanta mas edad se tiene este rango va reduciendose tanto en graves como en agudos En la musica occidental se fueron estableciendo tonos determinados llamados notas cuya secuencia de 12 C C D D E F F G G A A B se va repitiendo formando octavas en cada una de estas se duplica la frecuencia La diferencia entre distintas notas se denomina intervalo Duracion Editar Vease tambien duracion musical Es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido Podemos escuchar sonidos largos cortos muy cortos etc Los unicos instrumentos acusticos que pueden mantener los sonidos el tiempo que quieran son los de cuerda frotada como el violin y los de viento utilizando la respiracion circular o continua pero por lo general los instrumentos de viento dependen de la capacidad pulmonar y los de cuerda segun el cambio del arco producido por el ejecutante El sonido tarda entre 12 y 15 centesimas de segundo en llegar al cerebro En el caso de que la duracion sea menor no da tiempo a que se pueda reconocer la altura produciendose una sensacion de chasquido llamada clic Intensidad Editar Veanse tambien intensidad musicaly Sonoridad sicoacustica Es la cantidad de energia acustica que contiene un sonido es decir lo fuerte o suave de un sonido La intensidad viene determinada por la potencia que a su vez esta determinada por la amplitud y nos permite distinguir si el sonido es fuerte o debil La intensidad del sonido se divide en intensidad fisica e intensidad auditiva la primera esta determinada por la cantidad de energia que se propaga en la unidad de tiempo a traves de la unidad de area perpendicular a la direccion en que se propaga la onda Y la intensidad auditiva que se fundamenta en la ley psicofisica de Weber Fechner que establece una relacion logaritmica entre la intensidad fisica del sonido que es captado y la intensidad fisica minima audible por el oido humano Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo 0 dB y no llegar al umbral de dolor 130 dB Esta cualidad la medimos con el sonometro y los resultados se expresan en decibelios dB en honor al cientifico e inventor Alexander Graham Bell La intensidad tambien tiene que ver con la direccionalidad ya que se relaciona directamente con la distancia En notacion musical se suele indicar la intensidad con los terminos tradicionales siguientes procedentes del italiano fortissimo o muy fuerte forte o fuerte mezzoforte o moderadamente fuertee mezzopiano o moderadamente suave piano o suave pianisimo o muy suaveTimbre Editar Vease tambien Timbre musical El timbre es la cualidad del sonido que permite la identificacion de su fuente sonora Una misma nota suena distinta si la toca una flauta un violin una trompeta etc Cada instrumento tiene un timbre que lo identifica o lo diferencia de los demas Tambien influye en la variacion del timbre la calidad del material que se utilice para emitir el sonido Con la voz sucede lo mismo El sonido emitido por un hombre una mujer un nino tienen distinto timbre El timbre permite distinguir si la voz es aspera dulce ronca o aterciopelada Asi pues el sonido sera claro sordo agradable o molesto El timbre es una caracteristica del sonido que nos permite diferenciar dos sonidos que tengan el mismo tono la misma duracion y la misma intensidad sonora en funcion de la fuente sonora El timbre es un componente de un sonido que viene dado por la cantidad e intensidad de los diferentes armonicos que lo componen asi como de la forma de la onda sonora y en concreto del ataque la caida y la resonancia Fuentes de sonido EditarEl sonido es un tipo de ondas mecanicas longitudinales producidas por variaciones de presion del medio Estas variaciones de presion captadas por el oido humano producen en el cerebro la percepcion del sonido Existen en la naturaleza sonidos generados por diferentes fuentes y sus caracteristicas de frecuencia altura intensidad fuerza forma de la onda timbre y envolvente modulacion los hacen diferentes e inconfundibles por ejemplo el suave correr del agua por un grifo tiene las mismas caracteristicas en frecuencia timbre y envolvente que el ensordecedor correr del agua en las cataratas del Iguazu con sus aproximadamente 100 metros de altura de caida libre pero la intensidad siempre medida en decibelios a un metro de distancia de la zona de choque es mucho mayor De los requisitos apuntados el de la envolvente es el mas significativo puesto que es la variacion de la intensidad durante un tiempo generalmente el inicial considerado el ejemplo de la diferencia de envolventes es la clara percepcion que tenemos cuando algun instrumento de cuerda raspada violin violoncelo son ejecutados normalmente con el arco frotando las cuerdas o cuando son pulsados pizzicato mientras que en el primer caso el sonido tiene aproximadamente la misma intensidad durante toda su ejecucion en el segundo caso el sonido parte con una intensidad maxima la cuerda tensa soltada por el musico atenuandose rapidamente con el transcurso del tiempo y de una manera exponencial de manera que la oscilacion siguiente a la anterior sigue una ley de variacion descendente Entre los instrumentos que exhiben una envolvente constante tenemos primordialmente el organo de tubos y sus copias electronicas el saxofon tambien de aire como el organo y aquellos instrumentos que no siendo de envolvente fija pueden facilmente controlar esta funcion como la flauta dulce y armonica la tuba el clarinete y las trompetas pifano y silbatos bocinas de medios de transportes instrumentos de advertencia entre los instrumentos de declinacion exponencial tenemos todos los de percusion que forman las baterias bombos platillos redoblantes tumbadoras en este ramo debemos destacar los platillos con un tiempo largo de declinacion que puede ser cortado violentamente por el musico mediante un pedal o mismamente la mano La percepcion del sonido EditarLos humanos y otros animales percibimos el sonido a mediante el sentido del oido pero ademas podemos percibir sonidos de baja frecuencia a traves de otras partes del cuerpo Generalmente se considera que los sonidos audibles para el oido humano son los que tienen una frecuencia comprendida entre los 20 y los 20 000 Hz 2 pero estos limites no estan claramente definidos por ejemplo en la banda inferior hay quien considera valores inferiores como 12 Hz 3 y es bien sabido que el limite superior disminuye con la edad Por encima y por debajo de este rango hay los ultrasonidos y los infrasonidos respectivamente Otras especies de animales pueden percibir otros rangos de frecuencias 4 el gato domestico 100 32 000 Hz el elefante africano 16 12 000 Hz el murcielago 1 000 150 000 Hz o los roedores 70 150 000 Hz Es muy conocido el ejemplo de los perros 40 46 000 Hz que pueden escuchar sonidos a frecuencias por encima de los 20 000 Hz que son imperceptibles por los humanos hay silbatos que emiten ultrasonidos que son utilizados tanto para adiestrar como para asustar los perros pero hay quien piensa que tambien se puede utilizar para dispersar a grupos de jovenes Para muchos animales el sentido del oido es capital para su supervivencia ya que utilizan los sonidos para detectar peligros a la depredacion detectando las presas o para comunicacion La mayoria de fenomenos que se producen en la Tierra tienen asociados sonidos caracteristicos la lluvia las olas el fuego el viento etc Muchas especies tanto mamiferos anfibios como la rana o los pajaros han desarrollado organos especiales para la produccion de sonidos que en el caso de algunos pajaros ha evolucionado hasta el canto o hasta el habla humana Los humanos incluso hemos desarrollado una cultura y una tecnologia basada en la generacion y la transmision de sonidos cultura de transmision oral telefono radio fonografo disco compacto etc Para la medida del sonido se utiliza una escala logaritmica 5 que permite representar magnitudes muy grandes y muy pequenas con numeros relativamente pequenos y que es una cifra adimensional porque es una relacion entre dos magnitudes con las mismas dimensiones la presion sonora respecto de una presion sonora arbitraria de referencia que por convenio internacional son los 2 micropascales Se trata de la escala de decibeliois que expresa la magnitud del sonido en decibelios decima parte de belio una unidad raramente utilizada El origen de la escala el valor 0 corresponde al umbral auditivo humano 2 mPa de forma que los valores negativos corresponderian a sonidos imperceptibles por el hombre El decibelio no es una unidad incluida en el Sistema Internacional de Unidades hay cientificos que no la consideran una unidad 6 aun asi es aceptado para utilizarse junto con las unidades del SI 7 Nivel de presion sonora Editar El nivel de presion sonora SPL del ingles Sound pressure level o nivel sonoro L p displaystyle L p es una medida logaritmica de la presion sonora eficaz de una onda mecanica respecto a una fuente de referencia Se mide en decibelios L p 10 log 10 p p 0 2 20 log 10 p p 0 dB displaystyle L mathrm p 10 log 10 left frac p p 0 right 2 20 log 10 left frac p p 0 right mbox dB donde p0 es la presion sonora de referencia al aire se acostumbra a considerar p 0 20 displaystyle p 0 20 µPa y p es el valor de la presion eficaz que queremos medir Si el medio de propagacion es el aire el nivel de presion sonora SPL se expresa casi siempre en decibelios respecto a la presion de referencia de 20 mPa generalmente considerado el umbral de audibilidad para los seres humanos aproximadamente equivaldria a la presion del sonido producido por un mosquito volando a tres metros de distancia Las mediciones de los equipos de audio se hacen casi siempre en referencia a este valor Sin embargo en otros medios como por ejemplo el agua a menudo se utiliza una presion de referencia igual a mPa 8 En general es necesario saber el nivel de referencia cuando se comparan medidas de SPL y el hecho que a menudo la unidad dB SPL sea abreviada como dB puede llevar a engano puesto que se trata de una medida relativa Ejemplos de niveles de presion sonora Editar Considerando la franja de percepcion humana de 20 µPa a 20 000 Pa en la escala decibelica los sonidos perceptibles estan comprendidos entre 0 y 180 decibelios dB La tabla siguiente muestra algunos ejemplos Decibelios Presion Pa Ejemplo180 20 000 Misiles160 2 000 Lanzamiento cohete espacial150 630 Explosion nuclear140 200 Avion130 63 Erupcion volcanica canon120 20 Martillo neumatico concierto de rock110 6 3 Discoteca huracan100 2 Tormenta fuerte bocina de coche90 0 63 Tormenta moto con silenciador80 0 2 Oleadas70 0 063 Lluvia60 0 02 Conversacion normal50 0 0063 Llovizna40 0 002 Hablar bajo30 0 00063 Cuchicheo20 0 0002 Movimiento de hojas10 0 000063 Noche en el campo ordenador0 0 00002 Umbral auditivoNivel de intensidad sonora Editar El nivel de intensidad sonora o nivel de intensidad acustica LY es una medida logaritmica de la intensidad sonora medida en W m comparada con un valor de referencia 10 12 W m La relacion se define como 9 L I 10 log 10 I 1 I 0 d B displaystyle L mathrm I 10 log 10 left frac I 1 I 0 right mathrm dB donde Y1 es la intensidad sonora en W m e Y0 es el valor de referencia que corresponde a la menor intensidad sonora audible por el oido humano a una frecuencia de 1 000 Hz El nivel de intensidad sonora es un valor adimensional y se expresa en decibelios dB En cambio si en vez de tomar la intensidad umbral a 1 000 Hz tomamos la intensidad umbral real para cada frecuencia entonces hablariamos de sonoridad y se expresaria en fonios 9 la unidad de medida de la intensidad de la sensacion sonora para el oido humano La sensacion que nos produce un sonido es subjetiva y depende del observador No hay una relacion proporcional entre la intensidad fisica de un sonido y la sensacion sonora o sonoridad que nos produce la sensacion sonora sigue aproximadamente la ley de Weber Fechner que nos indica que la sensacion sonora sigue una progresion aritmetica mientras que el estimulo sonoro sigue una progresion geometrica 10 Contaminacion acustica Editar El trafico es la principal fuente de contaminacion acustica en las ciudades Un avion pasando muy cerca de viviendas en Londres Se llama contaminacion acustica o contaminacion sonora al exceso de sonido que altera las condiciones normales del ambiente en una determinada zona Si bien el ruido no se acumula traslada o perdura en el tiempo como las otras contaminaciones tambien puede causar grandes danos en la calidad de vida de las personas si no se controla bien o adecuadamente El termino contaminacion acustica hace referencia al ruido entendido como sonido excesivo y molesto provocado por las actividades humanas trafico industrias locales de ocio aviones barcos entre otros que produce efectos negativos sobre la salud auditiva fisica y mental de los seres vivos Este termino esta estrechamente relacionado con el ruido debido a que esta se da cuando el ruido es considerado como un contaminante es decir un sonido molesto que puede producir efectos nocivos fisiologicos como la disminucion de la capacidad auditiva o la sordera y psicologicos para una persona o grupo de personas La Organizacion Mundial de la Salud OMS considera los 70 dB A como el limite superior deseable Los distintos paises tienen normas de salud sobre limites aceptables tanto en el entorno social como en el entorno laboral asi como medidas para reducir la contaminacion acustica Ver tambien Contaminacion acustica Referencias Editar Schiffman Harvey 2001 4 La Percepcion Sensorial Limusa Wiley p 72 ISBN 968 18 5307 5 Music a mathematical offering David J Benson 2006 Cambridge University Press Music physics and engineering Harry Ferdinand Olson 2a ed 1967 Dover Publications Inc Sound perception a Animal Behavior Online Michael D Breed 2001 Characteristics of Sound and the Decibel Scale Environmental Protection Departament Government of Hong Kong Non SI units accepted for use with the SI and units based on fundamental constants enlace roto disponible en este archivo vease parrafo Table 7 Non SI units whose values in SI units must be obtained experimentally Oficina Internacional de Pesas y Medidas Non SI units accepted for use with the SI and units based on fundamental constants enlace roto disponible en este archivo BIMP En abril del ano 2003 el Comite Internacional de Pesas y Medidas CIPM considero una recomendacion para incluir el decibelio en el Sistema Internacional SI pero finalmente no fue incluido Vease Consultative Committee for Units Meeting minutes enlace roto disponible en este archivo Seccion 3 pagina 5 Terminology enlace roto disponible en este archivo The Surveillance Towed Array Sensor System SURTASS Low Frequency Active LFA a b Nivel de intensidad y Sonoridad Proyecto La Peonza Universitat Politecnica de Catalunya Santiago Ferrer Mur 1994 L estudi del soroll en els projectes de carreteres Espais revista del Departament de Politica Territorial i Obres Publiques en catalan 39 p 46 Bibliografia Editar Benade Arthur H 1976 Fundamentals of Musical Acoustics New York Oxford University Press OCLC 2270137 M Crocker editor 1994 Encyclopedia of Acoustics Interscience Farina Angelo Tronchin Lamberto 2004 Advanced techniques for measuring and reproducing spatial sound properties of auditoria Proc of International Symposium on Room Acoustics Design and Science RADS 11 13 April 2004 Kyoto Japon Article L E Kinsler A R Frey A B Coppens and J V Sanders 1999 Fundamentals of Acoustics fourth edition Wiley Philip M Morse and K Uno Ingard 1986 Theoretical Acoustics Princeton University Press ISBN 0 691 08425 4 Allan D Pierce 1989 Acoustics An Introduction to its Physical Principles and Applications Acoustical Society of America ISBN 0 88318 612 8 Pompoli Roberto Prodi Nicola abril de 2000 Guidelines for Acoustical Measurements inside Historical Opera Houses Procedures and Validation Journal of Sound and Vibration 232 1 281 301 doi 10 1006 jsvi 1999 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