INTENSIDAD DELINTENSIDAD DEL

SONIDO SONIDO

Desde un punto de vista puramente geométrico, lo

que se propaga en un movimiento ondulatorio es

la forma de la onda; sin embargo, desde el punto de vista físico, en una onda se

propaga algo más: energía.

La intensidad I de una onda sonora que se propaga se

define como la cantidad de energía transportada por la onda, por unidad de área y por unidad de tiempo, a través de una superficie

perpendicular a la dirección de propagación.

Una definición corta: La intensidad sonora es la

potencia media transportada por unidad

de área.

La percepción de las ondas sonoras se hace con el oscilógrafo: para medir un sonido que es débil o fuerte, imperceptible, perceptible o doloroso cualidades que constituyen los elementos primarios que el animal es capaz de reconocer.

Los sonidos débiles perceptibles por nuestro oído corresponden a un desplazamiento conjunto de las moléculas del aire en

contacto con nuestro tímpano y los sonidos más fuertes que nos

hacen tapar los oídos, representan un desplazamiento

de estas moléculas.

La magnitud de un sonido se mide por la presión sonora.

Los físicos la llaman amplitud.

Los fisiólogos apenas se interesan por la vibración de las moléculas del aire,

pues, ante todo,

les importa la sensación experimentada por el oído, sensación que según la ley

Fechner clásica de la psicología se mide por el logaritmo de la amplitud.

A esta unidad la llaman fon o decibelio.

Leyes de la intensidad sonora:

1. Es directamente proporcional a la masa

2. Es directamente proporcional al cuadrado de la amplitud del movimiento ondulatorio.

  

3. Es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de la fuente sonora.

4. Es directamente proporcional a la presión atmosférica, por el mismo motivo en el vacío el sonido no se propaga.

NIVEL DE NIVEL DE INTENSIDAD DEL INTENSIDAD DEL SONIDOSONIDO

A causa del gran intervalo de intensidad para las

cuales es sensible el oído, conviene más utilizar una escala logarítmica que

natural.

El nivel de intensidad B de una onda sonora se define por la ecuación:

(Intensidad arbitraria de referencia)

0II

10LogB

216-

0 cmw

10I

El corresponde, aproximadamente, al sonido mas débil que puede oírse.

Unidad:Al principio, se definió una escala en belios (Bells) de los niveles de intensidad por la relación:

0I

Bells

Esta unidad resulta más bien grande, y por ello se ha generalizado el empleo del decibelio, décima parte del belio. La unidad recibe este nombre en honor de Alexander Graham Bell, inventor del teléfono.

0II

LogB

Utilizando la relación: Decibelio: db

Si la intensidad de una onda sonora es

0II

10LogB

0I 0B

216

cmw

10

Si la intensidad de una onda sonora es

Intensidad máxima que el oído puede tolerar.

24

cmw

10 120dbB

Origen o descripción del ruidoNivel de intensid

adUmbral de sensación desagradable 120

Máquina cosedora 95

Tren rápido 90Una calle con bastante tráfico y actividad 70

Conversación ordinaria 65

Conversación en voz baja 20

Turbina de Jet 120

Automóvil en marcha moderada 50

Sitio selvático 10

Motocicleta 60

Zona de sordera 160

Umbral de la sensación sonora 0

EJEMPLO 1EJEMPLO 1Calcular en decibelios la

intensidad (nivel de intensidad) de un sonido

en el que su intensidad es de

29

cmw

103

EJEMPLO 2EJEMPLO 2

Dos sonidos tienen una intensidad de l0 y 500

Micro Watt/cm2. ¿Cuántos decibelios es más intensa

una que la otra?

TONO DE UN TONO DE UN

SONIDOSONIDO

El término tono se refiere a una cualidad de la sensación sonora que permite clasificar un sonido como alto o coo bajo. Igual que la intensidad del sonido es una magnitud subjetiva y no puede medirse con instrumentos.

El tono esta relacionado con la magnitud objetiva

frecuencia, pero entre ambos no existe correspondencia

biunívoca.

Para un sonido puro de intensidad constante, el

tono se eleva al aumentar la frecuencia; pero el tono de un sonido de frecuencia

constante se hace mas bajo cuando crece el nivel

de intensidad.

I = Cte N Tono

N = Cte B Tono

Se puede construir una sirena por medio de un

disco metálico, con perforaciones dispuestas en círculos. Habrá más

perforaciones en los círculos exteriores que en

los interiores.

Si se gira el disco y se sopla a través de los orificios se

escucha un tono más agudo en los círculos

exteriores, donde hay más agujeros.

Este experimento demuestra que el tono

esta determinado por la frecuencia de las

vibraciones y que es más alto o agudo, cuando la frecuencia es mayor.

N = Frecuencia del sonido que se va a encontrar, que es el tono.

n = Número de perforaciones. = Una constante.w = La velocidad angular de la rueda al girar.

2πw

nN

2π

Si observamos la ecuación anterior, la expresión es la frecuencia F propia de la sirena, luego la frecuencia N la cual va a determinar el tono, también se puede escribir: N=nF

2πw

Aunque la frecuencia es el factor principal para

determinar el tono de un sonido, se debe tener cuidado de distinguir

adecuadamente esos dos términos.

La frecuencia es una propiedad física de la onda sonora; no depende de la localización del oyente, de quien es éste o, incluso de

si existe o no.

El tono, por otro lado es una característica

psicológica o sensorial; es lo que se oye. Si no se

tiene oído para los tonos, no se podrán diferenciar

entre sí, pero seguirá existiendo una diferencia

en las frecuencias.

El oído de un niño es sensible a sonidos comprendidos dentro de la gama de

hasta

y a veces más altos.

sciclos

20s

ciclos102 4

Con la edad, el límite superior puede decrecer a

o menos. A las frecuencias más altas, aunque se puede oír el sonido, se pierde la capacidad de distinguir diferencias de tono.

sCiclos

1015 3

Por debajo de

el sonido produce un efecto, pero con más probabilidad se percibe la vibración, que se oye.

sCiclos

20

Los sonidos por el límite superior de audibilidad

sonidos ultrasónicos también producen efectos.

Sonidos muy intensos en la región ultrasónica, de

O

pueden provocar dolores de cabeza.

sCiclos

1025 3s

Ciclos103 4

Los animales, en especial los de tamaño pequeño,

como ratones, murciélagos y perros, pueden oír

sonidos por encima del límite de audibilidad

humana.

Los murciélagos, volando en la oscuridad, evitan

chocar con objetos enviando una serie de chillidos cortos de alta

frecuencia, al escuchar los ecos de estos chillidos en

los objetos próximos,

los murciélagos pueden saber dónde están dichos objetos y dirigir su vuelo

para eludirlos.

Debido a que los perros oyen sonidos ultrasónicos, hasta unos

algunas personas utilizan silbatos de alta frecuencia para llamarlos. El perro escucha el silbato, pero no las personas que lo rodean.

sCiclos

1035 3

La frecuencia de la voz del hombre es de unos:

y la frecuencia de la voz de la mujer es de unos:

sCiclos

120

sCiclos

250

ARMONICOSARMONICOS

Se llaman armónicos una serie de sonidos cuyas

frecuencias son proporcionales a la serie de los números enteros:

1,2,3,4,5,…n

El más grave toma el nombre del sonido fundamental,

los otros se llaman armónicos del primero.

Llamando N a la menor de las frecuencias de la serie

que se denomina fundamental o primer

armónico, las frecuencias de los otros armónicos

son: 2N, 3N, 4N, 5N, 6N, etc.

EJEMPLO1EJEMPLO1

Una sirena tiene 40 orificios y gira a razón de 50

vueltas por segundo. ¿Cuál es el valor del tono del

sonido emitido por dicha sirena?

EJEMPLO2EJEMPLO2

¿Cuántos orificios debe tener una sirena, para que

al girar a razón de 100 vueltas por segundo,

produzca un sonido cuya frecuencia sea de

1200 vib/s?

EJEMPLO3EJEMPLO3

Una sirena tiene 30 orificios y emite un sonido cuya

frecuencia es de 900 vib/s. Calcular el valor de la

frecuencia de la sirena.