Lección 4. Cualidades del sonido
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LECCIÓN 4
Las cualidades del sonido son aquellas características que permiten diferenciar unos sonidos de otros. Ellas son: Tono, Intensidad y Timbre. 1º Tono o Altura Es la característica del sonido que nos permite clasificarlo como agudo o grave. Esta cualidad depende exclusivamente de la frecuencia: cuanto mayor es la frecuencia más agudo es el sonido y si la frecuencia es baja, el tono es grave. 2º Intensidad Es la característica del sonido por la cual el oído humano distingue sonidos fuertes y sonidos débiles, o qué tan cerca o lejos está la fuente sonora.
(a) Intensidad física (I): La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad física, que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación. Viene expresada por la ecuación:
AP
I = ;
Donde P = Potencia y A = Área Si se supone que no hay absorción por parte del medio de propagación y la potencia radiada por la fuente atraviesa una superficie esférica, la intensidad física es igual a:
2r4P
Iπ
=
Unidades de Intensidad Fisica:
[ ] [ ][ ] 222 cm
Wo
mW
mVatios
AP
I ===
La intensidad física depende de la cantidad de energía que transmite la onda. Ejercicio: Una fuente sonora produce una potencia acústica de W102 3−×π . ¿Cuál es la intensidad de este sonido a una distancia de 6 m? P = W102 3−×π r = 6 m I = ?
( )2
3
2 m64
W102r4
PI
π⋅π=
π=
−
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I = 1,39 x 10 –5 W/m2
(b) Intensidad auditiva (B): Corresponde a la sensación percibida por nuestro oído. Depende de la intensidad física y de otros factores característicos de nuestro aparato auditivo.
La intensidad auditiva puede medirse basados en la ley psicofísica de Weber – Fecher, según la cual la sensación es función lineal del logaritmo decimal del estímulo. Es decir:
=
0II
logB (1)
=
0II
log10B (2)
Donde: I0 = 10 –12 W/m2 = 10 –16 W/cm2 (es la intensidad física mínima audible por el ser humano) La intensidad auditiva se mide en beles (b) o decibeles (db), según se utilice las fórmulas (1) o (2), respectivamente.
Intensidad fisiológica de un sonido La intensidad fisiológica o sensación sonora de un sonido se mide en decibelios (dB). Por ejemplo, el umbral de la audición está en 0 dB, la intensidad fisiológica de un susurro corresponde a unos 10 dB y el ruido de las olas en la costa a unos 40 dB. La escala de sensación sonora es logarítmica, lo que significa que un aumento de 10 dB corresponde a una intensidad 10 veces mayor: por ejemplo, el ruido de las olas en la costa es 1.000 veces más intenso que un susurro, lo que equivale a un aumento de 30 dB.
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Ejercicios resueltos: a. Un sonido tiene una intensidad de 2 x 107 W/m2. ¿Cuál es su nivel de intensidad en
decibeles?
( ) db01.193102log10
mW
10
mW
102log10
II
log10B 19
212
27
0
=×=
×==
−
b. El nivel de intensidad de un sonido es 19.32 db, ¿cuál es su intensidad física?
0
10
B
0
0
II
10
II
log10B
II
log10B
=
=
=
( )2
1112932.10
10
B
mw
1055.81010I10I −− ×===
c. Una persona aumenta el nivel sonoro de su voz de 30 db a 60 db. ¿Cuántas veces
aumentó la intensidad del sonido emitido?
( )
( )
0
1
0
2
0
2
0
1
2
2
1
II
log10II
log10BB2
2II
log10B2
1II
log10B
?I
B2db60B
Bdb30B
−=−
=
=
=====
1
210B
II
10 =
113
110
30
110
B
2 I1000I10I10I10I ==== Rta.: Aumenta 1000 veces.
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d. La intensidad de un sonido es el triple de la intensidad del sonido mínimo audible por el hombre. ¿Cuál es su nivel de intensidad?
db77.43log10II3
log10II
log10B0
0
0
==
==
e. Teniendo en cuenta que la intensidad del sonido mínimo audible por el hombre es de 10–12 W/m2, ¿qué distancia mínima debe alejarse una persona de una fuente sonora puntual de potencia acústica W106 8−×π para no oírla?
m47.122
mW10
W10621
r
IP
21
I4P
rI4
Pr
IP
r4IP
AAP
I
212
8
000
2
0
2
=×π
×π=
π=
π=⇒
π=
=π⇒=⇒=
−
−