Energía Sonora

Actualizado septiembre 27, 2020

El mundo natural está inundado de sonidos, y esto es aún más cierto en el mundo hecho por el hombre. Cada vez que un objeto emite vibraciones que puedes escuchar, es decir, entre 20 y 20,000 ciclos por segundo, se produce energía sonora. Las vibraciones pueden ser transportadas a través del aire, agua o materiales sólidos (ya que no pueden viajar en el vacío, sino que debe haber un medio). Las formas mecánicas, eléctricas u otras formas de energía hacen que los objetos vibren. Cuando esto sucede, la energía se irradia como sonido.

Las ondas sonoras

Si alguna vez tiene tiempo en sus manos mientras está descansando en la playa, intente observar las diferentes formas en que se pueden comportar las olas. Notarás que las mismas viajan en el agua y pueden hacer todo tipo de cosas inteligentes, como estrellarse contra una pared y moverse hacia atrás con más o menos la misma intensidad. También pueden extenderse en ondas, abrirse camino por la playa y hacer otras cosas similares. Lo que está sucediendo aquí con las ondas de agua en realidad no tiene nada que ver con el agua: es simplemente la forma en que se comporta la energía cuando es transportada por las olas. Suceden cosas similares con otros tipos de ondas, como la luz y el sonido.

Puedes reflejar una onda de sonido de la misma manera en que la luz se reflejará en un espejo o las ondas de agua rebotarán en un muro marino y regresarán al mar. Párese a cierta distancia de una gran pared plana y aplauda repetidamente. Casi inmediatamente, oirás una repetición fantasmal de tus aplausos, ligeramente fuera de lugar con eso. Lo que escuchas es, por supuesto, la reflexión del sonido, más conocida como eco: es la energía del sonido de tu palmada que viaja hacia la pared, rebota hacia atrás y, finalmente, entra en tus oídos. Hay un retraso entre el sonido y el eco porque toma tiempo para que el mismo vaya a la pared y hacia atrás (cuanto mayor sea la distancia, mayor será la demora).

Cómo viajan las ondas sonoras

Una cosa a tener en cuenta sobre la velocidad del sonido es que realmente no existe tal cosa! El sonido viaja a diferentes velocidades en sólidos, líquidos y gases. En términos generales, la velocidad a la que va varía según la densidad del medio (la cantidad de material que hay). Es más rápido en sólidos que en líquidos y más rápido en líquidos que en gases: por ejemplo, el sonido viaja unas 15 veces más rápido en acero que en aire y cuatro veces más rápido en agua que en aire. Es por eso que las ballenas utilizan el sonido para comunicarse a través de largas distancias y por qué los submarinos usan SONAR (navegación y alcance de sonido; un sistema de navegación basado en sonido similar al radar que usa solo ondas de sonido en lugar de ondas de radio). También es una de las razones por las que es muy difícil averiguar de dónde proviene el ruido de un motor de bote si estás nadando en el mar. (Nota: la forma en que el sonido viaja a través de diferentes materiales es mucho más complejo que esto. Una buena explicación de por qué el sonido va tan rápido en sólidos significaría que tendría que introducir un concepto llamado fonones, y voy a omitirlo en este simple artículo introductorio, que pasa por alto las complejidades y «pretende» que la densidad es lo que marca la diferencia.)

El sonido viaja a diferentes velocidades en diferentes gases y puede ir a diferentes velocidades incluso en el mismo gas. Viaja mucho más rápido en el aire caliente cerca del suelo que en el aire más frío, por ejemplo. Y viaja aproximadamente tres veces más rápido en el gas helio que en el aire ordinario, ya que el primero es mucho menos denso. Es por eso que las personas que respiran el helio hablan con voces divertidas: las ondas sonoras hacen que sus voces viajen más rápido, con mayor frecuencia.

La velocidad del sonido

Cuando hablamos de la velocidad del sonido, ¿qué queremos decir exactamente? Ahora que sabe que el sonido transporta energía en un patrón de ondas, puede ver que la velocidad del sonido significa la velocidad a la que se mueven las ondas, la velocidad a la que la energía viaja entre dos lugares. Cuando decimos que un avión a reacción «rompe la barrera del sonido», queremos decir que acelera tan rápido que supera las ondas de sonido increíblemente de alta intensidad (es decir, ruidosas) que producen sus motores, produciendo un ruido horrible llamado boom sónico en el proceso. Es por eso que verás un avión de combate volando por encima uno o dos segundos antes de que escuches el sus ruidosos motores a reacción.

La velocidad del sonido en el aire (a nivel del mar) es de aproximadamente 1220 km / h (760 mph o 340 metros por segundo). En comparación con las ondas de luz, las ondas de sonido avanzan a paso de caracol, aproximadamente un millón de veces más lento. Ves los rayos mucho antes de que los escuches porque las ondas de luz te alcanzan casi instantáneamente, mientras que las ondas de sonido tardan unos 5 segundos en cubrir 1,6 km (1 milla).

Amplitud y tono de las ondas de sonido

Todas las ondas de sonido son iguales: viajan a través de un medio haciendo que los átomos o las moléculas se sacudan de un lado a otro. Pero todas las ondas de sonido son diferentes también. Hay sonidos fuertes y sonidos tranquilos, chirridos agudos y retumbos agudos, e incluso dos instrumentos que tocan exactamente la misma nota musical producirán ondas de sonido que son bastante diferentes. Entonces, ¿qué está pasando?

La energía que algo genera cuando vibra produce ondas de sonido que tienen un patrón definido. Cada onda puede ser grande o pequeña: las ondas de sonido grandes tienen lo que se llama una amplitud o intensidad alta y las escuchamos como sonidos más fuertes. Los sonidos fuertes son equivalentes a olas más grandes que se mueven sobre el mar (excepto que el aire se mueve hacia adelante y hacia atrás, no hacia arriba y hacia abajo como lo hace el agua).

Aparte de la amplitud, otra cosa que vale la pena mencionar sobre las ondas de sonido es su tono, también llamado su frecuencia. Los cantantes sopranos hacen ondas de sonido con un tono alto, mientras que los cantantes bajos hacen ondas con un tono, valga la redundancia, mucho más bajo. La frecuencia es simplemente el número de ondas que algo produce en un segundo. Así que un cantante soprano produce más ondas de energía en un segundo que un cantante bajo y un violín hace más que un contrabajo.

Sonidos fundamentales y armónicos

Aquí hay un enigma: ¿Por qué los instrumentos suenan diferente?. Si un violín y un piano producen ondas de sonido con la misma amplitud y frecuencia, ¿por qué suenan tan diferentes? Si las ondas son idénticas, ¿por qué los dos instrumentos no suenan exactamente igual? ¡La respuesta es que las ondas no son idénticas! Un instrumento (o una voz humana, para el caso) produce una mezcla completa de diferentes ondas al mismo tiempo. Hay una onda básica con cierta amplitud y tono, llamada fundamental, y además de eso, hay muchos sonidos agudos, llamados armónicos. Cada armónico tiene una frecuencia que es exactamente dos, tres, cuatro o, muchas veces más alta que la fundamental. Cada instrumento produce un patrón único de una frecuencia y armónicos fundamentales, llamado timbre (o calidad de sonido). Todas estas ondas se suman para dar una forma única a la onda de sonido producida por diferentes instrumentos, y esa es una de las razones por las que suenan diferentes. La otra razón es que la amplitud de las ondas generadas por un instrumento en particular cambia de una manera única a medida que los segundos pasan. Los sonidos de una flauta son inmediatos y mueren rápidamente, mientras que los sonidos de piano tardan más en generarse y mueren más lentamente también.

Esperamos que nuestro articulo haya sido de gran ayuda y hayas podido entender todo acerca de la energía sonora. En caso de tener alguna inquietud no dudes en escribirnos tu pregunta debajo, la analizaremos y te responderemos a la brevedad. Si deseas que hablemos sobre algún otro tema en particular también puedes avisarnos a través de un comentario.

Hasta pronto!!!