Onda sonoraOnda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido. Si se propaga en un medio elstico y continuo genera una variacin local de presin o densidad, que se transmite en forma de onda esfrica peridica o cuasiperidica. Mecnicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elstica.Propagacin en mediosOndas sonoras se desplazan en tres dimensiones y sus frentes de onda en medios istropos son esferas concntricas que salen desde el foco de la perturbacin en todas las direcciones. Denominada as ondas esfricas. Los cambios de presin p2 que tienen lugar al paso de una onda sonora tridimensional de frecuencia y longitud de onda en un medio istropo y en reposo vienen dados por la ecuacin diferencial:Ondas sonoras generadas por un avin que posee una velocidad menor e igual a la del sonido.(*)Donde r es la distancia al centro emisor de la onda, y c es la velocidad de propagacin de la onda. Para una onda de perodo bien definido y en ese caso la solucin de la ecuacin, a grandes distancias de la fuente emisora se puede escribir como:

Tipos de ondas Transversales: cuando partculas vibran perpendiculares a la direccin de propagacin. Presentes en campos elctricos y magnticos con excepcin de ondas electromagnticas. Para el caso de una onda mecnica de desplazamiento, el concepto es ligeramente sencillo, la onda es transversal cuando las vibraciones de las partculas afectadas por la onda son perpendiculares a la direccin de propagacin de la onda. Las ondas electromagnticas son casos especiales de ondas transversales donde no existe vibracin de partculas, pero los campos elctricos y magnticos son siempre perpendiculares a la direccin de propagacin, y por tanto se trata de ondas transversales. Si una onda transversal se mueve en el plano x-positivo, sus oscilaciones van en direccin arriba y abajo que estn en el plano y-z. Longitudinales (de presin): cuando partculas vibran en la misma direccin. Presente en ondas de sonido y ondas ssmicas. Es una onda mecnica en la que el movimiento de oscilacin de las partculas del medio es paralelo a la direccin de propagacin de la onda. Las ondas longitudinales reciben tambin el nombre de ondas de presin u ondas de compresin. Algunos ejemplos de ondas longitudinales son el sonido y las ondas ssmicas de tipo P generadas en un terremoto.En teora de campos tambin pueden existir ondas no mecnicas de tipo longitudinal, aunque las ondas electromagnticas son siempre ondas transversales nunca longitudinales debido a que el fotn es una partcula sin masa.Refraccin (sonido)Propagacin del sonido que consiste en desviacin de ondas en la direccin de su propagacin, es cuando el sonido pasa de un medio a otro. La refraccin se debe a que al cambiar de medio, cambia la propagacin del sonido. La refraccin tambin puede producirse dentro de un mismo medio, cuando las caractersticas de este no son homogneas. Si una onda viajera como el sonido o la luz, se encuentra en su camino con un medio material de diferente densidad, pero que le permita seguir propagndose, experimenta el fenmeno de la refraccin que consiste en el cambio de rapidez de propagacin, y en algunos casos cuando el frente de onda incidente forma un ngulo distinto de cero con la normal (lnea perpendicular a la superficie), ocurre un cambio de direccin de la onda.Cuando una onda incidente choca con una superficie, puede producirse simultneamente una refraccin y una reflexin. Cuando ocurre esto, la energa de la onda incidente es igual a la suma de la energa de la onda reflejada y de la onda refractada.

Timbre El timbre es el atributo que nos permite diferenciar dos sonidos con igual sonoridad, altura y duracin. En todo caso, se podra afirmar que el timbre es una caracterstica propia de cada sonido, de alguna manera identificadora de la fuente sonora que lo produce.

Hay diferentes grados de generalizacin en la consideracin del timbre de una fuente sonora. Donde se diferencia elementos de diferentes clases (por ejemplo, una guitarra ); Donde se diferencia elementos de una misma clase (por ejemplo, dos guitarras); Donde se diferencia las distintas posibilidades dentro de un nico elemento (por ejemplo, diferentes posibilidades sonoras -tmbricas- en una misma guitarra); Donde se caracteriza las diferencias producidas por la variacin temporal de un sonido (el sonido como fenmeno dinmico, que vara en el tiempo).

Los principales factores que influyen en la determinacin del timbre son: la envolvente espectral, es decir, la intensidad relativa de los parciales; la envolvente dinmica, en particular la conjuncin de las envolventes dinmicas de cada uno de los parciales; los transitorios, que son parciales de muy corta duracin que se generan en el ataque, pero tambin en la cada de un sonido. Ello hace que todos los sonidos tengan siempre una componente de ruido. El timbre es un fenmeno dinmico, quiere decir que vara en el tiempo. Esto se debe a la evolucin de las envolventes dinmicas de cada uno de los parciales que hace que la envolvente espectral (es decir, la intensidad relativa de los parciales) sea distinta en cada momento.

Velocidad del sonido en diferentes mediosGases

Materialvelocidad (m/s)

Hidrgeno (0C)1286

Helio (0C)972

Aire (20C)343

Aire (0C)331

Lquidos a 25C

Materialvelocidad (m/s)

Glicerina1904

Agua marina1533

Agua1493

Queroseno1324

Slidos

Materialvelocidad (m/s)

Diamante12000

Cristal Pyrex5640

Hierro5130

Aluminio5100

Bronce4700

Cobre3560

Oro3240

Lucite2680

Plomo1322

Goma1600

Datacin de

Propagacin del sonido (densidad del sonido)Onda: oscilacin que se propaga en un medio (con velocidad finita).

Medio Conjunto de osciladores capaces de entrar en vibracin por la accin de una fuerza. Cuando se hablemos de medio se refiere al aire. Para que una onda sonora se propague en un medio debe cumplir como mnimo tres condiciones fundamentales: ser elstico, tener masa e inercia. El aire posee caractersticas de propagacin del sonido: Propagacin lineal: diferentes ondas sonoras que se propagan en el mismo tiempo en el espacio. Medio no dispersivo: ondas que se propagan a la misma velocidad. Medio homogneo: sonido se propaga esfricamente, en todas direcciones, generando campo sonoro.

Propagacin Zonas de mayor o menor densidad que generan variacin alterna en la presin esttica del aire. La velocidad de propagacin de la onda sonora (velocidad del sonido) depende de las caractersticas del medio en el que se realiza dicha propagacin y no de las caractersticas de la onda o de la fuerza que la genera. En el caso del gas (como el aire) es directamente proporcional a su temperatura especfica y a su presin esttica e inversamente proporcional a su densidad. Dado que si vara la presin, vara tambin la densidad del gas, la velocidad de propagacin permanece constante ante los cambios de presin o densidad del medio. La velocidad del sonido vara ante los cambios de temperatura del aire (medio). Cuanto mayor es la temperatura del aire mayor es la velocidad de propagacin. La velocidad del sonido en el aire aumenta 0,6 m/s por cada 1 C de aumento en la temperatura. La velocidad del sonido en el aire es de aproximadamente 344 m/s a 20 C de temperatura, lo que equivale a unos 1.200 km/h (1.238,4 km/h, para ser precisos). La velocidad del sonido en general, se propaga a mayor velocidad en lquidos y slidos que en gases (como el aire). Su propagacin es de 1.440 m/s en el agua y de unos 5.000 m/s en el acero.

Ondas estacionarias Son el resultado de la interferencia de dos ondas viajeras iguales propagndose en direcciones contrarias, generan puntos (eventualmente lneas o planos) en los cuales la amplitud de oscilacin es siempre cero (nodos) y otros en los que es siempre mxima (antinodos o vientres). La distancia entre dos nodos ser la mitad de la longitud de onda de la onda estacionaria ( / 2). La frecuencia que genera una onda estacionaria, producen ondas estacionarias. Las ondas estacionarias son relevantes en el funcionamiento de los instrumentos musicales (las cuerdas, las columnas de aire encerradas en un tubo), pero tambin en la resonancia de cavidades as pues se menciona a las cavidades de la garganta para producir sonido y la voz.

Frecuencia Magnitud que mide el nmero de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenmeno o suceso peridico.

Para calcular la frecuencia de un suceso, se contabilizan un nmero de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido. En el SI la frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hercio es la frecuencia de un suceso o fenmeno repetido una vez por segundo. As, un fenmeno con una frecuencia de dos hercios se repite dos veces por segundo. Esta unidad se llam originalmente ciclo por segundo (cps). Otras unidades para indicar frecuencias son revoluciones por minuto (rpm o r/min. Las pulsaciones del corazn se miden en latidos por minuto (lat/min) y el tiempo musical se mide en pulsos por minuto. La frecuencia se emplea en la medicina para enmarcar: frecuencia cardiaca, respiratoria en pulsos y respiraciones por minuto y se emplea para calcular la actividad cerebral en el sistema nervioso y para la frecuencia de algunos componentes del cuerpo como lo es la sangre o los tejidos del organismo. En el cerebro para verificar actividad elctrica del encfalo o del organismo mismo conformada por el sistema nervioso.

Longitud de ondaDistancia real que recorre una onda en un determinado intervalo de tiempo. Ese intervalo de tiempo es el transcurrido entre dos mximos consecutivos de alguna propiedad fsica de la onda. La longitud de onda y la frecuencia (nmero de veces que su campo elctrico se hace mximo por segundo) son parmetros que necesariamente estn relacionados. Es la distancia entre dos puntos consecutivos de una onda. La longitud de onda es descrita frecuentemente con la letra griega lambda (). La longitud de onda se mide en metros en unidades del Sistema Internacional de Unidades. En aquellas ondas que se desplazan a una velocidad constante, la longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia y directamente proporcional al perodo de la onda. Ondas sinusoidalesSerie de Fourier aplicada para aproximar una onda cuadrada como suma de una, dos, tres y cuatro componentes espectrales.Por el teorema de Fourier, cualquier onda peridica puede ser expresada como la suma ponderada de ondas sinusoidales de distinta longitud de onda. En otras palabras, cualquier onda peridica, independientemente de su forma, puede ser descompuesta en una serie de ondas sinusoidales. Esta propiedad permite estudiar el comportamiento de multitud de ondas mediante el anlisis de cada una de sus componentes, denominadas componentes espectrales. En una onda sinusoidal de frecuencia f y periodo T.

Longitud de onda asociada a partculasLouis-Vctor de Broglie postul que todas las partculas que posean una cantidad de movimiento tenan asociada una determinada longitud de onda. Se emplea en la medicina para los exmenes de rayos x a travs de rayos gama o rayos laser y en la clula para estimar la distancia entre sus componentes, en algunos sistemas como lo es el auditivo para medir la distancia de ondas sonoras. 0

TonoAptitud y energa que el organismo animal, o alguna de sus partes, tiene para ejercer las funciones que le corresponden. El tono o altura cualidad que permite distinguir entre un sonido agudo y otro grave; fsicamente esta cualidad corresponde a la frecuencia del sonido como vibracin.El tono del sonido se mide en ciclos por segundo (cps) o Hertz: Los tonos graves de un bajo fluctan entre 50 a 60 Hz. Los tonos agudos de mxima elevacin de aproximadamente 10,000 Hz o ms.El rango normal de audicin de los humanos es de aproximadamente 20 a 20,000 Hz. Algunos animales pueden escuchar hasta 50,000 Hz. El lenguaje humano est generalmente entre 500 y 3,000 Hz.Caractersticas del sonido

Sobretono Cualquier frecuencia mayor que la frecuencia fundamental de un sonido. En el modelo de anlisis de Fourier la frecuencia fundamental y los sobretonos son llamados parciales. Los sobretonos, o parciales armnicos, son parciales cuyas frecuencias corresponden a mltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Un cierto nmero de sobretonos se producen junto a la frecuencia fundamental. En sistemas simples (como cuerdas o tubos) los sobretonos producidos son armnicos, con frecuencias mltiplos (o cercanas) a la fundamental. Instrumentos de percusin, como el timbal o el redoblante, producen sobretonos armnicos e inarmnicos. El tracto vocal humano puede producir ciertos sobretonos y controlar su amplitud, llamados formantes, que dan origen a las vocales.

DecibelUnidad logartmica de intensidad sonora. Es la menor diferencia de Intensidad perceptible al odo para un sonido de 1000 frecuencias por segundo,La INTENSIDAD del sonido se mide en decibeles (dB): Un susurro es aproximadamente 20 dB. La msica fuerte (algunos conciertos) es alrededor de 80 a 120 dB. El motor de un jet es ms o menos de 140 a 180 dB.Los sonidos con ms de 85 dB pueden ocasionar hipoacusia despus de unas pocas horas. Los sonidos ms fuertes pueden ocasionar dolor inmediato y la hipoacusia se puede presentar en muy poco tiempo.Potencia acsticaEs la cantidad de energa por unidad de tiempo (potencia) emitida por una fuente determinada en forma de ondas sonoras.La potencia acstica viene determinada por la propia longitud de onda, pues cuanto menor sea la longitud de onda, mayor es la cantidad de energa (potencia acstica) que genera. Esto se debe a que una menor longitud de onda provocara un aumento de frecuencia, y por consiguiente un aumento de la cantidad de energa producida por la onda.La potencia acstica es un valor intrnseco de la fuente y no depende del local donde se halle, el valor no vara por estar en un local reverberante o en uno seco.La medicin de la potencia puede hacerse a cierta distancia de la fuente, midiendo la presin que las ondas inducen en el medio de propagacin. Se utilizar la unidad de presin; (que en el SI es el pascal, Pa).La percepcin que tiene el hombre de esa potencia acstica es lo que conocemos como volumen, que viene dado por el llamado nivel de potencia acstica que viene dado en decibelios (dB)Nodos y antinodos En fsica, el nodo es todo punto de una onda estacionaria cuya amplitud es cero en cualquier momento. El punto intermedio de cada par de nodos, la amplitud de vibracin mxima se denomina vientre o antinodo. En fsica, el nodo es todo punto de una onda estacionaria cuya amplitud es cero en cualquier momento.El punto intermedio de cada par de nodos, la amplitud de vibracin mxima se denomina vientre o antinodo.Hay puntos que no vibran (nodos), que permanecen inmviles, estacionarios, mientras que otros (vientres o antinodos) lo hacen con una amplitud de vibracin mxima, igual al doble de la de las ondas que interfieren, y con una energa mxima. El nombre de onda estacionaria proviene de la aparente inmovilidad de los nodos. La distancia que separa dos nodos o dos antinodos consecutivos es media longitud de onda.Si se combinan dos nodos en un determinado medio y tienen la misma frecuencia y longitud de onda, la resultante posee un patrn estacionario, denominado onda estacionaria.

Onda estacionariaUn tipo de superposicin de ondas especialmente interesante es el que tiene lugar entre dos ondas de idnticas caractersticas pero propagndose en sentido contrario. Las ondas resultantes reciben el nombre de ondas estacionarias, pues no implican un movimiento de avance de la perturbacin. Un tipo de superposicin de ondas especialmente interesante que tiene lugar entre dos ondas de idnticas caractersticas pero propagndose en sentido contrario, estas no implican un movimiento de avance de la perturbacin.

Vibracin Propagacin de ondas elsticas produciendo deformaciones y tensiones sobre un medio continuo (o posicin de equilibrio). En su forma ms sencilla, una vibracin se puede considerar como un movimiento repetitivo alrededor de una posicin de equilibrio. La posicin de "equilibrio" es a la que llegar cuando la fuerza que acta sobre l sea cero. Este tipo de movimiento no involucra necesariamente deformaciones internas del cuerpo entero, a diferencia de una vibracin.

Fuente sonora El sonido se puede definir como vibraciones mecnicas que se propagan por un medio elstico y denso. Este medio es normalmente el aire; pero tambin lo hace por cualquier otro medio; ya sea slido, lquido o gaseoso (el sonido se propaga en el vaco por la necesidad de este medio). Una fuente sonora es aquella de la cual proceden las vibraciones mecnicas o el emisor que las produce provocando una sensacin auditiva a travs de cambios de presin.

Receptor sonoroEs el elemento (una membrana muy liviana) que entra en vibracin por efecto de las variaciones de presin en el medio transmisor. Por lo general se refiere al tmpano, componente fundamental del sistema auditivo humano

DiapasnBarra metlica en forma de U que al vibrar produce un tono determinado; sirve para estudios de acstica, pruebas de audicin, etc.Sonido de altura fija que se obtiene con este utensilio.

Longitud de ondaEs la distancia real que recorre una perturbacin (una onda) en un determinado intervalo de tiempo. Ese intervalo de tiempo es el transcurrido entre dos mximos consecutivos de alguna propiedad fsica de la onda. Longitud de onda no es la distancia que recorren las partculas implicadas en la propagacin de la onda (molculas de agua en las olas del mar, tomos o molculas de la corteza terrestre en un terremoto, molculas de la atmsfera terrestre propagando un sonido, etc.). Es la distancia que recorre la onda. En lenguaje fsico/matemtico se conoce a la longitud de onda, como la magnitud fsica que describe la distancia entre dos puntos consecutivos de una onda sinusoidal que poseen la misma fase. La longitud de onda es descrita frecuentemente con la letra griega lambda (). El concepto de longitud de onda suele extenderse tambin a cualquier onda peridica aunque no sea sinusoidal. La longitud de onda se mide en metros en unidades del Sistema Internacional de Unidades. En ondas que se desplazan a velocidad constante, la longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia y directamente proporcional al perodo de la onda.

ResonanciaSonido elemental que, junto con otros, acompaa al principal en una nota musical y comunica un timbre particular a cada voz o instrumento. Conjunto de fenmenos relacionados con los movimientos peridicos o casi peridicos en que se produce reforzamiento de una oscilacin al someter el sistema a oscilaciones de una frecuencia determinada.

Amplitud de ondaLa amplitud de una onda es el desplazamiento mximo de la magnitud que se propaga respecto a su posicin de equilibrio por ejemplo, en una ola, la amplitud ser la altura mxima a la que se eleva la cresta de la ola respecto al nivel de la superficie del agua y en una onda sonora, en la que la magnitud que se desplaza es la presin de aire, la amplitud ser la presin mxima respecto a la presin del aire en reposo

Rango audibleRango en el cual las ondas sonoras son percibidas por el ser humano, El rango mximo de audicin en el hombre incluye frecuencias de sonido desde 16 hasta 28 mil ciclos por segundo. El menor cambio de tono que puede ser captado por el odo vara en funcin del Tono y del Volumen. Los odos humanos ms sensibles son capaces de detectar cambios en la frecuencia de vibracin (tono) que corresponde al 0,03 % de la frecuencia original, en el rango comprendido entre 500 y 8000 vibraciones por segundo. El odo es menos sensible a los cambios de frecuencia si se trata de sonidos de frecuencia o intensidades bajas.

UltrasonidosLos ultrasonidos son sonidos que se encuentran por encima del intervalo audible, es decir, su frecuencia es superior a 20000 Hz. Las principales aplicaciones de los ultrasonidos son en medicina. El Ultrasonido es un medio de diagnstico mdico basado en las imgenes obtenidas mediante el procesamiento de los ecos reflejados por las estructuras corporales, gracias a la accin de pulsos de ondas ultrasnicas. Este mtodo suele usarse para estudios de tiroides, sonomamografas, o urosonografas, por citar algunos ejemplos. El Ultrasonido obsttrico (ecografa) es la forma ms segura de examinar al feto y controlar la gestacin.InfrasonidosLos infrasonidos son por definicin sonidos que estn por debajo del rango audible del ser humano en trminos de frecuencia, es decir, por debajo de 20 Hz.Los infrasonidos se clasifican en dos grandes grupos segn su fuente: Naturales: son los generados por terremotos, erupciones volcnicas, grandes mareas, huracanes, auroras boreales, o avalanchas. Artificiales: son los producidos por la explosin de una bomba atmica, la ignicin de cohetes, aviones supersnicos y motores de combustin interna. En la siguiente tabla se comparan las caractersticas de algunos tipos de fuentes naturales.Unidades dimensionales del sonidoMagnitud Dimensin Representacin

IntensidadIntensidad I

Potencia acsticaPascal Pa

Presin sonoraPascal Pa

Escala decibeldecibelios dB

Umbral de audicinIntensidad mnima de sonido capaz de impresionar el odo humano. Aunque no siempre este umbral sea el mismo para todas las frecuencias que es capaz de percibir el odo humano, es el nivel mnimo de un sonido para que logre ser percibido.

Umbral del dolor Intensidad mnima de un estmulo que despierta la sensacin de dolor.

Umbrales absolutosLos umbrales absolutos de la audicin son aquellos valores de uno de los parmetros del estmulo fsico a partir del cual la sensacin comienza a o deja de producirse. Umbral de audibilidad El umbral de audibilidad est definido por la mnima intensidad o presin necesarias para que un sonido pueda ser percibido.

Umbrales de frecuencia Por lo general se toman los valores 20 Hz y 20.000 Hz (20 kHz) como los umbrales de frecuencia de la audicin. Es decir, nuestro sistema auditivo no percibe seales con frecuencias menores a los 20 Hz o mayores a los 20 kHz. En otra literatura pueden encontrarse los valores 16 Hz y 16 kHz. Umbrales diferencialesLos umbrales diferenciales de la audicin sealan las mnimas variaciones de uno de los parmetros del estmulo fsico, necesarias para que se produzca un cambio en la sensacin.

ANEXO

SONIDO FORMULAS

ANLISIS ESPECTRAL DEL SONIDO