Autores:
Javier A.,Ignacio G.,Daniel R.,Andrés M.



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Lo que llamamos sonido, es una "perturbación" que se propaga en los medios materiales (gases, líquidos y sólidos) y que nuestro sentido del oído puede percibir. Por tanto, no se propaga en el vacío. Sin embargo, se puede utilizar como vehículo a través del mismo a las ondas electromagnéticas (de muy distinta naturaleza) y, así conseguir su difusión.

Una oscilación que se propaga en un medio (gases, líquidos y sólidos) con velocidad finita, recibe el nombre de onda. Dependiendo de la relación que exista entre el sentido de la oscilación y el de la propagación, hablamos de ondas longitudinales, transversales, de torsión, etc. Al necesitar un medio no puede propagarse por el vacío de ahí la frase: "el vacío es el reino del silencio." En el aire el sonido se propaga en forma de ondas longitudinales, es decir, el sentido de la oscilación coincide con el de la propagación de la onda.

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(propagación del sonido en el aire).

Un cuerpo en oscilación pone en movimiento a las moléculas del medio que lo rodean. Estas, a su vez, transmiten ese movimiento a las moléculas vecinas y así sucesivamente. Cada molécula de aire entra en oscilación en torno a su punto de reposo. Es decir, el desplazamiento que sufre cada molécula es pequeño, pero el movimiento se propaga a través del medio.

La velocidad con la que se propaga el sonido (y las ondas en general) depende del medio de propagación. La velocidad con la que se propaga el sonido en el aire es de unos 340 m/s, en el agua 1493 m/s, y en el aluminio de 6400 m/s. La velocidad del sonido se puede superar "fácilmente"; cuando se supera se conoce el famoso y ruidoso fenómeno de "romper la barrera del sonido". Éste se produce cuando se supera la onda de choque, se supera la velocidad del sonido, y produciendo un gran estruendo.

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Aquí podemos observar como un caza-bombardero rompe la barrera del sonido en una exhibicion.

En estos datos podemos ver la variacion de la velocidad del sonido entorno al medio en el que se propaga:

  1. En el aire a 0º viaja a una velocidad de 331'5 m/s
  2. En el agua a 25º viaja a 1.493 m/s
  3. En la madera viaja a 3.700 m/s
  4. En el hormigón viaja a 4.000 m/s
  5. En el acero viaja a 5.100 m/s
  6. En el aluminio viaja a 6.400 m/s


Como hemos dicho el sonido se propaga en forma de ondas. Las ecuaciones ondas responden al movimiento armónico simple. Estas ondas tienen unas características que las definen. Entre ellas se encuentran la amplitud de la oscilación de la onda, el periodo y la frecuencia del movimiento, la fase inicial del movimiento, o la longitud de onda. La ecuación que corresponde a una onda es de este tipo:



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Como vemos, la posición de un punto de la onda depende del tiempo y el punto de la onda en que nos encontremos.


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En este caso:
      • Amplitud (A): es la elongación máxima que puede tener un punto de la onda. La elongación es la distancia de un punto al punto de equilibrio.Su unidad en el S.I. son los metros.
      • Constante de periodicidad espacial (k): se expresa como:
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      • Longitud de onda (λ): es la distancia entre dos puntos consecutivos de la onda con la amplitud máxima. En una gráfica sería la distancia entre los puntos de dos crestas. Determina la periodicidad espacial.Su unidad en el Sistema Internacional también son los metros.
      • Frecuencia angular (ω): se mide en radianes partido por segundo. Se expresa como:

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      • Periodo (T): tiempo transcurrido para que un punto de la oscilación realice un ciclo completo. Se mide en segundos.Determina la periodicidad temporal.
      • Frecuencia (f):es la inversa del periodo. Su unidad en el S.I. son los herzios (Hz).
      • Fase inical (Ф): ángulo con el que se inicia el movimiento, se mide en radianes en el S.I..
      • Fase: se corresponde con todo lo que está dentro de la función seno, es decir: ( kz - wt + Ф )

Hay que aclarar que las ecuaciones de las ondas también se pueden expresar como función coseno en vez de seno.



CARACTERISTICAS DEL SONIDO

Intensidad


Se define como la energía que atraviesa por segundo una superficie unidad dispuesta perpendicularmente a la dirección de propagación. Equivale a una potencia por unidad de superficie y se expresa en W/m2. La intensidad de una onda sonora es proporcional al cuadrado de su frecuencia y al cuadrado de su amplitud y disminuye con la distancia al foco.

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La magnitud de la sensación sonora depende de la intensidad acústica, pero también depende de la sensibilidad del oído. El intervalo de intensidades acústicas que va desde el umbral de audibilidad, o valor mínimo perceptible, hasta el umbral del dolor

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.


Debido a la extensión de este intervalo de audibilidad, para expresar intensidades sonoras se emplea una escala cuyas divisiones son potencias de diez y cuya unidad de medida es el decibelio (dB).

La conversión entre intensidad y decibelios sigue esta ecuación:

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Donde I0 =10-12 W/m2 y corresponde a un nivel de 0 decibelios por tanto. El umbral del dolor corresponde a una intensidad de 1 W/m2 o 120 dB.

Ello significa que una intensidad acústica de 10 decibelios corresponde a una energía diez veces mayor que una intensidad de cero decibelios; una intensidad de 20 dB representa una energía 100 veces mayor que la que corresponde a 0 decibelios y así sucesivamente.


Tono


El tono es la cualidad del sonido mediante la cual el oído le asigna un lugar en la escala musical, permitiendo, por tanto, distinguir entre los graves y los agudos. La magnitud física que está asociada al tono es la frecuencia. Los sonidos percibidos como graves corresponden a frecuencias bajas, mientras que los agudos son debidos a frecuencias altas. Así el sonido más grave de una guitarra corresponde a una frecuencia de 82,4 Hz y el más agudo a 698,5 hertzs.
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No todas las ondas sonoras pueden ser percibidas por el oído humano, el cual es sensible únicamente a aquellas cuya frecuencia está comprendida entre los 20 y los 20 000 Hz. En el aire dichos valores extremos corresponden a longitudes de onda que van desde 16 metros hasta 1,6 centímetros respectivamente. En general se trata de ondas de pequeña amplitud.
Un tono puro corresponde a una onda senoidal, es decir, una función del tipo f(t) = A sen(2 π f t), donde A es la amplitud, t es el tiempo y f la frecuencia. En el mundo real no existen tonos puros, pero cualquier onda periódica se puede expresar como suma de tonos puros de distintas frecuencias. Existiría una frecuencia fundamental y varias frecuencias múltiplos de la fundamental, llamados armónicos. Las frecuencias de estos armónicos son un múltiplo entero de la principal.
Cuando a un tono se le aplica elanálisis de Fourier, se obtiene una serie de componentes llamados parciales armónicos (o armónicos, a secas), de los cuales el primero o fundamental y los que tienen un número de orden que es una potencia de 2 (2, 4, 8, 16...) tienen alguna similar sensación de tono que el primero por sí solo (ya que al estar a distancia de octava, el oído humano suele percibirlas como "las mismas notas pero más agudas"). El resto de parciales armónicos se perciben como otros sonidos distintos del fundamental, lo que enriquece el sonido. De esta forma, los sonidos cuyos armónicos potencias de 2 son algo más sonoros que el resto, son percibidos como sonidos con un timbrea más nasal, hueco o brillante, mientras que los sonidos donde son algo más sonoros otros parciales armónicos, son percibidos como sonidos con un timbre más lleno o completo, redondo u oscuro. Todos los parciales armónicos, en su conjunto determina el timbre musical.



Timbre

El timbre es la cualidad del sonido que permite distinguir sonidos procedentes de diferentes instrumentos, aun cuando posean igual tono e intensidad. Debido a esta misma cualidad es posible reconocer a una persona por su voz, que resulta característica de cada individuo.

formas.gif Pocas veces las ondas sonoras corresponden a sonidos puros, sólo los diapasones generan este tipo de sonidos, que son debidos a una sola frecuencia y representados por una onda armónica. Los instrumentos musicales, por el contrario, dan lugar a un sonido más rico que resulta de vibraciones complejas. Cada vibración compleja puede considerarse compuesta por una serie de vibraciones armónico simples de una frecuencia y de una amplitud determinadas, cada una de las cuales, si se considerara separadamente, daría lugar a un sonido puro. Esta mezcla de tonos parciales es característica de cada instrumento y define su timbre.


Los sonidos que escuchamos son complejos, es decir, están compuestos por varias ondas simultáneas, pero que nosotros percibimos como uno. El timbre depende de la cantidad de armónicos que tenga un sonido y de la intensidad de cada uno de ellos.

En el movimiento vibratorio generador del sonido intervienen, simultáneamente, de una parte, un movimiento vibratorio principal, y de otra, uno o más movimientos vibratorios secundarios. En el lenguaje, el tono fundamental de cada sonido es el que producen las vibraciones de las cuerdas vocales y los tonos secundarios resultan de las resonancias que aquel produce en las cavidades formadas en el canal vocal de acuerdo con la posición de los órganos articuladores. A cada cavidad o resonador, según su forma y volumen, le corresponde una nota de una altura determinada. En este conjunto sonoro de tono fundamental y tonos secundarios, el resonador predominante es el que determina eltimbre o matiz característico de cada sonido.



¿QUÉ OCURRE CUÁNDO UN SONIDO CAMBIA DE EL MEDIO POR EL QUE VIAJA?


Como hemos visto el sonido se transmite por la vibración de partículas, la cuál de transmite de una a otra formando una cadena vibratoria, una onda, que responde al movimiento ondulatorio. Sin embargo, no todas las partículas, no todos los tipos de sustancia que existen transmiten esta vibración, el sonido, de la misma manera. La velocidad del sonido es una propiedad que depende precisamente del medio en el que se propague la onda sonora.Y no solo del medio sino también de las condiciones de ese medio, ya sean la presión la temperatura... Vamos que depende de una gran cantidad de factores. Pero además de la velocidad cuando un sonido cambia de medio de propagación la mayoría de las características de la onda (amplitud, periodo, frecuencia, intensidad de onda...) pueden cambiar. Ahora vamos a exponer a continuación los fenómenos más importantes que se dan cuando un sonido atraviesa un nuevo medio, y las características que alteran a la onda. Aunque primero nos ayudaremos de un principio para explicar y comprender mejor los diferentes fenómenos que se dan cuando la onda sonora cambia de medio,este principio se denomina el Principio de Fresnel-Huygens. Esta teoría nos dice que cuando un movimiento ondulatorio llega a un punto que puede vibrar, este punto se convierte en un nuevo foco emisor de la onda. De este punto focal se pasará a otro y de este a otro y así sucesivamente. El conjunto de estos focos emisores forma lo que llamamos frente de onda. Se pueden dar diferentes tipos de frentes de onda, según su forma. En las imágenes se puede comprender mejor el Principio de Huygens.


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Bueno, pues una vez comprendido el concepto del Principio de Fresnel-Huygens y el de frente de onda, podemos pasar a describir los fenómenos que alteran las ondas del sonido.
Tenemos que dar respuesta a preguntas como porqué a veces oímos los sonidos con "eco", es decir, se oyen unos segundos después de haberlos producido; y porqué no se oye con tanta intensidad como ha sido emitido.

Cuando un sonido, en su propagación choca con otro medio, principalmente se dan dos fenómenos: la "refracción" y la "reflexión". Y lo más normal es que ambos de den a la vez.

  • La reflexión se puede decir que consiste en el reflejo de las ondas del sonido. Cuando un frente de ondas entra en contacto con otro nuevo medio, rebota y sale despedido en dirección contraria. Pero no es tan sencillo, porque el sonido no siempre choca de frente, es decir, con 90º respecto a la linea que separa a los dos medios, esta línea perpendicular se denomina "normal". La dirección de salida (ángulo de reflexión) del sonido reflejado depende del ángulo de incidencia de la onda. La ley de la reflexión de Snell establece que el ángulo de incidencia y el de reflexión son el mismo respecto a la línea normal.
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Pero no siempre la línea que separa ambos medios es perfectamente recta, esto es una situación ideal. En la realidad la mayoría de las superficies tienenalteraciones, por lo que el frente de ondas no se refleja de la misma forma en todos los puntos y la reflexión no es "limpia", se denomina "reflexión difusa", mientras la perfecta se llama "reflexión especular". La reflexión difusa nos permite oir los sonidos rebotados en muchos sitios pues el frente de ondas se propaga en muchas otras direcciones respecto a la inicial:
Si una persona emite un sonido y este se refleja al llegar a otro medio, vuelve a llegar al emisor. Está determinado que el oído humano diferencia sonidos llegados con un desfase de 0,1 segundos, por lo que teniendo en cuenta que el sonido se desplaza a una velocidad de unos 340 m/s, y que el tiempo en un movimiento rectilíneo es igual al espacio partido por la velocidad, oiremos el sonido reflejado con claridad cuando el medio se encuentre a por lomenos 17 metros de distancia. Este fenómeno es el que conocemos como eco. Si la distancia es menor de 17 metros no conseguiremos distinguir las ondas sonoras y se producirá el fenómeno llamado reverberación.

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  • La refracción es el fenómeno que complementa a la reflexión. La refracción consiste en el desvío que sufre el frente de ondas de un sonido cuando cambia de un medio a otro. El ángulo de refracción también depende de el ángulo de incidencia del frente de ondas. En este caso la ley de la refracción de Snell establece una relación entre ambos ángulos y als velocidades de propagación del sonido en ambos medios. La igualdad dice que el seno del ángulo de incidencia dividido por el seno del de refracción es igual a la velocidad en el medio final partido por la velocidad en el medio final.
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Como la velocidad de propagación del sonido depende de las condiciones del medio, las variaciones de temperatura en el aire o en el agua también afectan a la dirección de la onda sónica. En las imágenes se puede ver este suceso:

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  • Pero aun con todo, hay otros dos fenómenos que alteran a la propagación del sonido y por la que no apreciamos un sonido infinitamente lejano, o por la que oímos el eco con menor volumen con el que se ha producido el sonido. Esto fenómenos son la absorción y la atenuación. La absorción consiste en la pérdida de energía de la vibración de las partículas de la onda, en muchos casos hasta su total desaparición. Esta pérdida de energía se produce por el simple rozamiento con el aire, por eso no percibimos sonidos que están demasiado lejos. Y también el sonido al chocar con un nuevo medio, este puede absorber parte o toda la energía de la onda. La cantidad de energía absorbida la podemos medir con el índice de absorción, que va desde un valor de 0 (reflexión total) hasta un valor 1 (absorción total). La absorción depende de las propiedades del nuevo medio, propiedades que dependen de los materiales, como ya veremos más adelante algunos de los más absorbentes se utilizan para recubrir paredes y que el sonido no penetre el las habitaciones cercanas. Por tanto si el índice de absorción no es cero, lo que es prácticamente un caso ideal, percibiremos los sonidos a menor volumen a medida que el sonido que nos llega a recorrido una mayor distancia desde el foco emisor de la onda sonora. Existen diferentes tipos de materiales absorbentes:
  1. Materiales resonantes: máxima absorción a una frecuencia determinada, la misma que la frecuencia natural del propio material.
  2. Materiales porosos: absorben más sonido a medida que aumenta su frecuencia, por lo que absorben mejor los sonidos agudos.
  3. Absorbentes en forma de papel o membrana: absorben mejor bajas frecuencias, sonido más graves.
  4. Absorbente Helmholtz: creado artificialmente para una cierta frecuencia.

La atenuación ocurre cuando el frente de ondas del sonido, al propagarse, aumenta de tamaño y se reparte por más puntos del espacio al onda. Como laenergía de la onda se conserva, al repartirse entre más puntos los nuevos focos del frente de ondas tienen menos energía, la onda pierde amplitud.En el siguiente esquema se representa sencillamente el fenómeno de la atenuación:

  • Otro fenómeno que le puede ocurrir al sonido cuando choca con un nuevo medio en su propagación es la difracción. Si nos damos cuenta, cuando nos encontramos al otro lado de un obstáculo como una pared o un muro, somos capaces de percibir un sonido cuyo foco esté al otro lado, ya que el sonido puede "rodear" al obstáculo. Esto se debe, en el caso que no haya otros elementos que reflejen el sonido, a este fenómeno de la difracción. Es muy sencillo explicarlo mediante el "principio de Huygens". Como este dice que cualquier punto al que llegue una onda, si puede vibrar se convertirá un nuevo foco; los puntos a los lados del muro (donde puede seguir la onda sin interrupción), o simplemente por las aberturas que haya, se convierten en nuevos focos de la onda sonora, que crearan un nuevo frente de ondas.Y como el sonido se propaga en todas direcciones puede llegar sin problemas hasta nuestros oídos. La siguiente imagen muestra como se produce la difracción del sonido:



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Realmente nos damos cuenta de que aunque el sonido nos llega no nos llega con la misma intensidad. Esto es debido a que la onda pierde energía en su
camino, tanto por absorción como por la atenuación producida al repartirse la energía de la onda sonora entre más puntos. Además en la vida real el sonido
se habrá refractado a través del muro y se habrá reflejado en él también.

  • Por último, hay que aclarar que aunque otra propiedad de algunas ondas como la luz es la polarización, esta es posible solo en este tipo de ondas, las electromagnéticas. El sonido es una onda mecánica pues necesita de un medio vibratorio en el que propagarse. Además la vibración de las partículas es longitudinal, en la misma dirección de la onda, por lo que tampoco sería posible polarizarlo. Si que existen mecanismos para "filtrar" el sonido con un determinado fin, pero no es polarización. Por lo tanto el sonido se refracta, se refleja, se difracta y sufre la absorción, pero NO se puede polarizar.
  • Tras estudiar estos fenómenos que se dan en la propagación de las ondas del sonido, nos damos cuenta de lo difícil que puede ser "insonorizar" una habitación, es decir, no dejar que el sonido penetre en ellas, pues puede llegar a través de las paredes (refracción) o por los fenómenos de difracción.En el apartado sobre la contaminación acústica se explica como aislar correctamente del sonido. En este dibujo se aprecia como se propaga el sonido en una caso común:

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Refracción-reflexión-difracción.jpg

La línea verde se corresponde con el camino de las ondas sonoras mediante la reflexión en la pared, las líneas azules muestran la difracción en los lateralesdel muro, y por último las flechas marrones representan la refracción a través del muro.




UN FENÓMENO MUY CURIOSO


Thomas Young fue el descubridor del fenomeno de la interferencia. La interferencia, es el efecto que se produce cuando dos o mas ondas se solapan o entrecruzan. Cuando las ondas interfieren entre si, la amplitud ( intensidad o tamaño) de la onda resultante depende de las frecuencias, fases yamplitudes de las ondas iniciales. Existen dos tipos de interferencias:

1º- Constructiva: se produce en los puntos en que dos ondas de la misma frecuencia que se solapan o entrecruzan estan en fase; es decir cuando los maximos en valor absoluto coinciden. En ese caso las dos ondas se refuerzan mutuamente y forman una onda cuya amplitud es igual a la suma de las amplitudes individules de cada onda.

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2º- Destructiva: se produce cuando dos ondas de la misma frecuencia estan completamente desfasadas una respecto de la otra, es decir, cuando el valor maximo positivo coincide con el valor maximo negativo. En este caso las dos ondas se anulan mutuamente.

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Un ejemplo de este fenomeno seria este:










ONDAS ESTACIONARIAS


Este fenómeno es un caso particular de interferencia. Se produce cuando una onda llega a una superficie y se refleja totalmente.


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EFECTO DOPPLER



Cuando la fuente de ondas y el observador están en movimiento relativo con respecto al medio material en el cual la onda se propaga, la frecuencia de las ondas observadas es diferente de la frecuencia de las ondas emitidas por la fuente. Este fenómeno recibe el nombre de efecto Doppler en honor a su descubridor.


El emisor está en reposo (vE=0)


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Se dibujan los sucesivos frentes de ondas que son circunferencias separadas una longitud de onda, centradas en el emisor. El radio de cada circunferencia es igual al producto de la velocidad de propagación por el tiempo transcurrido desde que fue emitido. La separación entre dos frentes de onda es una longitud de onda, l=vsP, siendo Pel periodo o tiempo que tarda en pasar dos frentes de onda consecutivos por la posición del observador.



  • La longitud de onda medida por el emisor y por el observador es la misma, una unidad, lE=lO=1.

Cuando el emisor está en movimiento (vE<vs)



Consideramos primero el caso de que la velocidad del emisor vE sea menor que la velocidad de propagación de las ondas en el medio vs (vE<1).

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Si el movimiento del emisor va de izquierda a derecha (velocidades positivas), la longitud de onda medida por el observador situado a la derecha es más pequeña que la unidad, y la longitud de onda medida por el observador situado a la izquierda del emisor es mayor que la unidad.

  • Observador situado a la derecha del emisor lO<lE
  • Observador situado a la izquierda del emisor lO>lE
Como l =vP, o bien l =v/f , hay una relación inversa entre longitud de onda l y la frecuencia f.
  • Observador situado a la derecha del emisor fO>fE
  • Observador situado a la izquierda del emisor fO<fE





Si el emisor emite ondas sonoras, el sonido escuchado por el observador situado a la derecha del emisor, será más agudo y el sonido escuchado por el observador situado a la izquierda será más grave. En otras palabras, cuando el emisor se acerca al observador, éste escucha un sonido más agudo, cuando el emisor se aleja del observador, éste escucha un sonido más grave.

Cuando el emisor está en movimiento (vE=vs)


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Cuando la velocidad del emisor vE sea igual que la velocidad de propagación de las ondas en el medio vs (vE=1), la longitud de onda medida por el observador situado a la derecha del emisor es cero
. Si el emisor es un avión que va a la velocidad del sonido, los sucesivos frentes de las ondas emitidas se agrupan en la punta o morro del avión.






Cuando el emisor está en movimiento (vE>vs)



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Cuando la velocidad del emisor vE sea mayor que la velocidad de propagación de las ondas en el medio vs (vE>1), el movimiento ondulatorio resultante es entonces una onda cónica (la envolvente de los sucesivos frentes de onda es un cono con el vértice en el emisor), esta onda se llama onda de Mach u onda de choque, y no es más que el sonido repentino y violento que oímos cuando un avión supersónico pasa cerca de nosotros. Estas ondas se observan también en la estela que dejan los botes que se mueven con mayor velocidad que las ondas superficiales sobre el agua.

La envolvente, es la recta tangente común a todas las circunferencias. En el espacio, los frentes de onda son esferas y la envolvente es una superficie cónica.
En el instante t=0, el emisor se encuentra en B, emite una onda que se propaga por el espacio con velocidad vs. En el instante t el emisor se encuentra en O, y se ha desplazado vE·t, En este instante, el frente de onda centrado en B tiene un radio vs·t.
En el triángulo rectángulo OAB el ángulo del vértice es sen θ=vs/vE. El cociente vE/vs.se denomina número de Mach.








Aqui podemos observar un ejemplo cotidiano del efecto Doppler: en los trenes observamos que cuando se van acercando se escucha mucho mas agudo y mas intenso y cuando se aleja se oye mas grave y ese sonido se va atenuando


EL OIDO HUMANO

Percibimos cualquier sonido a través del oído. El oído transforma las vibraciones exteriores en impulsos nerviosos que envía al cerebro.
Sus partes son:
  • Oído externo
  • Oído medio
  • Oído interno
Además, el oído humano es capaz de localizar de donde proviene el sonido debido a que, cuando el sonido llega desde un lado, alcanza a uno de los oídos antes que al otro. Con ese pequeño retraso, el cerebro es capaz de localizar la zona de donde procede el sonido.El oido funciona asi:

1º-Cuando se produce un sonido el aire vibra produciedo una onda sonora. El pabellón auditivo capta la onda sonora y la dirige hacia el canal auditivo.

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2º-Al final del canal auditivo se encuentra el tímpano y este le transmite a una serie de huesecillos (martillo, yunque y estribo) las vibraciones y estos huesecillos seguidamente al oido interno.

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3º-Un liquido estimula las células nerviosas y estas envian impulsos elec tricos por el nervio auditivo y a su vez este los lleva hasta el cerebro en el que se interpretan todos estos sonidos.


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El oído es capaz de distinguir unos sonidos de otros porque es sensible a las diferencias que puedan existir entre ellos en lo que concierne a alguna de las tres cualidades que caracterizan todo sonido y que son la intensidad, el tono y el timbre. Aun cuando todas ellas se refieren al sonido fisiológico, están relacionadas con diferentes propiedades de las ondas sonoras.



CONTAMINACIÓN ACÚSTICA

Podemos definir sencillamente la "contaminación acústica" como el exceso de ruido. Se llama "ruido" a cualquier sonido molesto e irritante, que altera nuestra actividad.
Estos sonidos molestos son debidos a diferentes causas, como la frecuencia de la onda sónica, de la que depende la agudez o gravedad del sonido. Pero en la mayor parte de los casos el ruido se produce por una intensidad sónica muy alta.
Para medir la fuerza del sonido se utiliza una magnitud llamada "nivel de intensidad", medida en "decibelios", que se obtiene de la siguiente manera:


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.

La "I sub 0", es la intensidad que se corresponde con el umbral de audición del oído humano, por debajo de esa intensidad no detectamos el sonido.
Cuando la intensidad de un sonido sube, el nivel de intensidad también aumenta.

La escala del nivel de intensidad, empieza en 0dB; y, por ejemplo, una conversación tranquila es de un nivel de 50dB un sonido de un motor de avión produce un nivel de 120dB, o una bomba conlleva un sonido cercano a 180dB. Se tiene como "umbral del dolor" del oído humano un nivel de 140dB.

La contaminación acústica se produce no solo por un sonido de alto nivel de intensidad, sino también por sonidos de niveles de intensidad moderados-altos que se producen de forma constante o repetitiva. Se ha demostrado que este hecho tiene efectos muy negativos en la vida de los seres vivos y especialmente en la de los seres humanos, pues muchos de estos ruidos son provienen de máquinas o elementos artificiales creados por el hombre. Estas secuelas que pueden dejar los sonidos en los seres humanos pueden ser de caracter auditivo o no auditivo. Pueden ser entre otras:

A) Auditivas: Hay que destacar que el sistema auditivo se resiente ante la exposición de manera prolongada a un ruido, aunque no sea de nivel alto. Este sintoma de sobreexposición se asocia con un ligero silbido en el oido. Aunque los daños producidos inicialmente no son permanentes, si que pueden llegar a serlo. También podemos sufrir lesiones ante un ruido de nivel alto (160 dB) y de manera repentina, pudiendo ser estas de caracter permanente, llegando incluso a perforar el timpano. Dentro de las lesiones auditivas encontramos:
  • Desplazamiento temporal del umbral de audición: Consiste en la elevacion del umbral de audición, aunque no de manera permanente. Aparece entorno a la hora de exposición ante el ruido.
  • Desplazamiento permanente del umbral de audición: Es igual que la anterior pero de manera permanente. Se vincula directamente con la edad.
  • Interferencia en la comunicación oral: No es posible la comunicación total debido al ruido de fondo. Se debe a que el oído recibe todos sonidos de igual manera sin diferenciar a cuales prestar atención y a cuales no. La banda de frecuencia determinada para la inteligibilidad de la palabra, es decir entender palabra y frase, esta entre 500 y 2500 Hz. Este problema aparece sobre todo en el ambito laboral y puede ser una importante fuente de molestias.
B) No auditivas: Agrupa los efectos psicológicos negativos y fisiopatológicos. Afectan al comportamiento y la salud mental y física. Encontramos los efectos:
  • Psicopatológicos: A más de 60 dB (Dilatación de las pupilas y parpadeo acelerado, aumento de la presión arterial, dolor de cabeza, etc.). A más de 85 dB (Aumento del colesterol y triglicéridos, aumento de glucosa en sangre, etc) pudiendo derivar todos en graves problemas de salud.
  • Psicopatológicos: A más de 60 dB (Dilatación de las pupilas y parpadeo acelerado, aumento de la presión arterial, dolor de cabeza, etc.). A más de 85 dB (Aumento del colesterol y triglicéridos, aumento de glucosa en sangre, etc) pudiendo derivar todos en graves problemas de salud.
  • Psicopatológicos: A más de 60 dB (Dilatación de las pupilas y parpadeo acelerado, aumento de la presión arterial, dolor de cabeza, etc.). A más de 85 dB (Aumento del colesterol y triglicéridos, aumento de glucosa en sangre, etc) pudiendo derivar todos en graves problemas de salud.
  • Psicológicos: Insomnio, fatiga, estrés, histeria, irritabilidad, falta de deseo, aislamiento social, etc. Estos pueden conducir a la depresión y suelen estar relacionados entre sí.
  • Sobre el sueño: Produce dificultades para dormir e incluso puede llegar a despertar. El sueño es una actividad indispensable para la vida, y debe ser de calidad. Se calcula que sonidos por encima de los 60dB pueden ser bastante perjudiciales.
  • Sobre la memoria: Si se esta sometido a ruido, la memoria disminuye, produciendo una sobre-activación y menor rendimiento.
  • Sobre la atención: El ruido reduce considerablemente la atención.
  • En el embarazo: El exceso de ruido durante el embarazo tiene relación directa con el estado del niño en el momento del parto, afectándole negativamente e impidiendo su desarrollo natural.
  • En los niños: Repercute tanto en el aprendizaje como en la salud. Pueden repercutir provocando el aislamiento del niño y haciendolo poco sociable.
Podemos evitar la contaminación acustica de diversas maneras, teniendo en cuenta que las ondas se pueden propagar por diversos medios (aire, agua, superfices sólidas, etc.), así como la variedad emisores de la misma (como se aprecia en la imagen).


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Como se aprecia la mayoria de contaminación se debe a maquínas, por ello lo primero que haremos será seleccionar las más silenciosas,programar sus horarios evitando grandes perturbaciones, utilizar los materiales adecuados, realizar un buen mantenimiento, etc.Deberemos también aislar la máquina evitando que se propaguen las ondas sonoras y las vibraciones (generalmente es lo más cómodo). Se puede hacer facilmente con materiles aislantes y sobre una base (para las vibraciones).Otro factor muy importante es el emplazamiento, por ello resulta menos contaminante una máquina en una habitación aislada en el sotano, que en el centro de un edificio a media altura y al aire libre.Como gran parte de la contaminacion viene de los vehiculos, también hay medida muy sencillas y especificas para este sector: disminuir la cantidad d vehículos que circulen por la ciudad, reducir la velocidad de los automoviles (sobre todo en zonas con pavimento accidentado), poner asfalto que absorba las vibraciones, fomentar el transporte ecologico (bicicletas, coches y motos electricas, tranvía,etc.), entre otras medidas.






Además, como dijimos al explicar el fenómeno de la absorción, hay maneras de aislar a una habitación del sonido exterior, e igualmente evitar que se propague el sonido a los lugares contiguos. Estas habitaciones se denominan "insonorizadas". Para insonorizar una sala se colocan normalmente materiales que absorban el sonido, es decir, que transforme la energía de la onda en otras eliminándola de esta. Los materiales absorbentes se pueden colocar en paredes, suelos y techos e incluso en las puertas. Se utilizan materiales de los tipos mencionados en el apartado anterior sobre la "absorción". Son muy usuales las "burbujas de aire" que consiguen aislar y absorben muy bien las ondas acústicas.