Oímos sonido cada vez que hablamos, escuchamos música, tocamos algún instrumento musical, etc. Pero, ¿alguna vez te preguntaste qué es ese sonido y cómo se produce? ¿O por qué escuchamos nuestra propia voz cuando gritamos en una gran habitación vacía? ¿Cuáles son los rangos de sonido que podemos escuchar? En este artículo encontraremos respuestas a todas estas preguntas.
¿Qué es el sonido?
Un sonido es una vibración que se propaga o viaja a través de cualquier medio en forma de onda mecánica. El medio en el que se propagan o viajan las ondas puede ser un medio sólido, un líquido o un medio gaseoso. El sonido viaja más rápido en un medio sólido, relativamente más lento que el sólido en los líquidos y más lento entre los tres en los gases. En otras palabras, cualquier vibración que se propaga como una onda audible o audible de una presión, a través de un medio como un gas, líquido o sólido.
También se define como la recepción de las ondas de presión sonora y su percepción u observación e interpretación por parte del cerebro.
Una onda de sonido es también el patrón de las perturbaciones causadas por la energía que se aleja de la fuente del sonido. Las ondas sonoras también se conocen como ondas longitudinales. Lo que significa que la propagación de la vibración de las partículas es algo paralela a la dirección de propagación de la onda de energía. Estas regiones de alta y baja presión se denominan compresiones y rarefacciones, respectivamente.
Diferentes factores que afectan las características del sonido
Las ondas sonoras que produce una guitarra son diferentes del sonido que produce un tambor. La razón es que las ondas de sonido producidas por diferentes fuentes tienen diferentes características. El sonido también se puede caracterizar por su frecuencia, longitud de onda y amplitud.
frecuencia de sonido
El número de rarefacciones de las ondas de sonido y las compresiones que ocurren por unidad de tiempo se conoce como la frecuencia de una onda de sonido. La fórmula de la frecuencia se da como:
- f = frecuencia de una onda de sonido
- T = periodo de tiempo.
Longitud de onda del sonido
La distancia entre la compresión sucesiva y también la rarefacción de las ondas de sonido se conoce como la longitud de onda de una onda de sonido. La fórmula de la longitud de onda se da de la siguiente manera:
Dónde,
- f = frecuencia de la onda sonora
- v = velocidad de la onda sonora.
Amplitud de sonido
La amplitud del sonido se conoce como la magnitud de la perturbación máxima en una onda de sonido. La amplitud también se conoce como una medida de energía. Cuanto mayor es la amplitud, mayor es la energía en una onda de sonido. Los humanos solo pueden escuchar un rango limitado de frecuencias de la onda de sonido. Los físicos encontraron que el espectro de frecuencia de audio del oído humano se encuentra entre 20 Hz y 20,000 Hz.
Velocidad del sonido
La rapidez o velocidad a la que las ondas sonoras se propagan o viajan a través de un medio se conoce como velocidad del sonido. La velocidad del sonido es diferente para diferentes medios. La velocidad del sonido es mayor en los sólidos porque los átomos en los sólidos están muy comprimidos, mientras que en los gases es menor por la misma razón de la compresión molecular que es menor en ellos. La fórmula derivada para la velocidad de una onda de sonido es:
Dónde,
v = velocidad de la onda de sonido
= longitud de onda de la onda sonora
f = frecuencia de la onda de sonido
La siguiente tabla muestra la velocidad de las ondas de sonido en diferentes medios.
|
Medio |
Velocidad de las ondas de sonido |
| Aire | 343,2 m/s |
| Agua | 1481 m/s |
| Hidrógeno | 1270 m/s |
| Cobre | 4600 m/s |
| Vidrio | 4540 m/s |
Tipos de sonido según la frecuencia de percepción
Sonido Audible
El oído humano puede detectar o sentir fácilmente las frecuencias que se encuentran entre 20 Hz y 20 kHz. Por lo tanto, las ondas sonoras con una frecuencia que oscila entre 20 Hz y 20 kHz se conocen como sonidos audibles. El oído humano es sensible a cada minuto de diferencia de presión que se produce en el aire si se encuentran en los rangos de frecuencia audibles. Pueden detectar las diferencias de presión que son de menos de una milmillonésima parte de la presión atmosférica. A medida que crecemos y nos exponemos a cualquier sonido durante más tiempo, nuestros oídos se deterioran o dañan y el límite superior de las frecuencias audibles disminuye. Para una persona normal de mediana edad, la frecuencia más alta que puede escuchar es de 12 a 14 kilohercios.
Ejemplos de las fuentes vibratorias que producen o hacen el sonido que está en el rango audible humano de frecuencias que podemos escuchar son los tambores, cuerdas de guitarra, diapasón.
Cuerdas vocales humanas cantando canciones.
Diafragmas de los altavoces que producen sonido o música alta.
Los altavoces utilizados en restaurantes o en eventos como bodas, fiestas de cumpleaños.
Las señales de peligro también se encuentran en un rango audible para que podamos percibirlas.
Sonido inaudible
El oído humano no puede detectar ni percibir frecuencias de sonido inferiores a 20 vibraciones por segundo, es decir, de 20 Hz. Por lo tanto, cualquier onda de sonido por debajo de esta frecuencia será inaudible para los humanos. También en el rango de alta frecuencia, el oído humano no puede detectar o percibir las frecuencias que se encuentran por encima de las 20.000 vibraciones por segundo (20 kHz) y la amplitud de la onda de sonido dependería de su intensidad. Por lo tanto, las frecuencias que se encuentran por debajo de 20 Hz y por encima de 20 kHz entran en la categoría de frecuencias inaudibles. Los sonidos de baja frecuencia que el oído humano no puede percibir o detectar también se conocen como sonidos infrasónicos. Además, la frecuencia inaudible de mayor rango también se conoce como sonido ultrasónico.
Algunos animales, por ejemplo, los perros especiales, tienen la capacidad de escuchar sonidos que tienen frecuencias superiores a los 20 kHz. Los policías utilizan silbatos con frecuencias superiores a los 20 kHz para que sólo los perros puedan percibirlo o escucharlo.
Las frecuencias inaudibles también son útiles para muchos propósitos. Estos también se utilizan en muchos campos, como en la investigación y también en la medicina.
Los aparatos o equipos de ultrasonido que se utilizan para el seguimiento y estudio de muchos problemas médicos trabajan a una frecuencia superior a los 20 kHz.
Sonido infrasónico
El sonido infrasónico, o a veces denominado ondas sonoras de baja frecuencia, describe las ondas con una frecuencia por debajo del límite inferior de audibilidad del oído humano (generalmente es de 20 Hz). La audición se vuelve gradualmente o menos sensible a medida que la frecuencia disminuye, por lo que para que los humanos perciban o detecten el infrasonido, la presión del sonido debe ser lo suficientemente alta. Los animales que pueden comunicarse o hablar entre sí mediante sonidos infrasónicos son; Rinocerontes, hipopótamos, elefantes, pulpos, palomas, calamares, sepias, bacalao, pintadas.
Aplicaciones de las ondas sonoras infrasónicas:
- Los elefantes y también las jirafas usan las ondas de sonido infrasónicas para comunicarse entre sus manadas a una distancia mayor.
- Los científicos están utilizando ampliamente micrófonos para rastrear la manada de animales, incluso si están escondidos en algún lugar de áreas densas.
- Las ondas de infrasonido se pueden utilizar para detectar erupciones volcánicas.
- Los científicos pueden usar el infrarrojo para rastrear los meteoros a través de la atmósfera.
Sonido ultrasónico
Los sonidos que tienen una frecuencia grande o demasiado alta que el oído humano no puede escuchar o detectar se denominan sonidos ultrasónicos. Los sonidos de frecuencia superior a 20.000 hercios se denominan ultrasónicos. Los sonidos ultrasónicos no pueden ser oídos ni percibidos por los seres humanos. Los seres humanos no pueden producir ondas de sonido ultrasónico ni pueden oír detectar sonidos ultrasónicos.
Estas ondas se utilizan para los siguientes propósitos:
- Las ondas ultrasónicas se utilizan para la detección de fallas.
- Corte y emparejamiento de los materiales duros.
- Soldadura ultrasónica y también soldadura.
- Medición de los dispositivos de flujo.
- Amplias aplicaciones en medicina.
- Ultrasónico como medio de comunicación en lugares distantes.
Factores que afectan la propagación de las ondas sonoras
Hay dos factores principales que afectan la velocidad del sonido:
- Densidad del medio: Para que el sonido viaje en el medio, se necesita cualquier medio y la densidad del medio se considera uno de los factores de los que depende su velocidad. Cuando el medio es más denso, las moléculas del medio están muy juntas, lo que significa que las ondas de sonido viajan más rápido. Por lo tanto, la velocidad del sonido percibido aumenta a medida que aumenta la densidad del medio.
- Otro es la temperatura del medio donde se propaga: La temperatura del medio tomado y las ondas sonoras son directamente proporcionales o dependientes entre sí. Por tanto, a medida que aumentamos la temperatura, la velocidad del sonido también aumenta proporcionalmente.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: Un instrumento produce un sonido de frecuencia 250 Hz. ¿Será capaz de percibir su sonido?
Solución:
Sí, podremos percibir su sonido ya que cae dentro de nuestro rango audible que está entre 20 Hz – 20,000 Hz.
20 Hz < 250 Hz < 20 000 Hz
Pregunta 2: Un gaitero produce un sonido de frecuencia 360 Hz. ¿Será capaz de reunir a cualquier público con su música?
Solución:
Sí, podrá reunir audiencia ya que su sonido musical se encuentra dentro del rango audible que se encuentra entre 20 Hz y 20 000 Hz.
20 Hz < 360 Hz < 20 000 Hz
Pregunta 3: Una máquina produce un sonido de frecuencia 25,000 Hz. ¿Las personas cercanas al centro de fabricación podrán percibir su sonido?
Solución:
No, no podrán percibir su sonido ya que no cae dentro de nuestro rango audible que está entre 20 Hz y 20 000 Hz.
20 Hz < 20 000 Hz < 25 000 Hz
Pregunta 4: Calcula la frecuencia de las ondas si el período de tiempo dado es de 25 seg.
Solución:
Como la conocemos,
¿Dónde f=? Y T= 25 seg
f= 0,04 Hz.
Por lo tanto, la frecuencia es de 0,04 Hz.
Pregunta 5: Calcula la frecuencia de las ondas si el período de tiempo dado es de 50 seg.
Solución:
Como la conocemos,
¿Dónde f=? Y T=50 seg
f= 0,02 Hz.
Por lo tanto, la frecuencia es de 0,02 Hz.
Pregunta 6: ¿Cuál es el período de tiempo si la frecuencia de la onda es de 2 Hz?
Solución:
Como la conocemos,
Donde f= 2 Hz Y T= ?
Por lo tanto, el período de tiempo es de 0,5 segundos.
Pregunta 7: Calcula la frecuencia si la velocidad es de 3 m/s y la longitud de onda es de 30 m.
Solución:
Como la conocemos,
Donde, v = 2m/s y f= 2 Hz
f = 0,1 Hz
La frecuencia es de 0,1 Hz.
Pregunta 8: Calcula la longitud de onda si la velocidad es de 2 m/s y la frecuencia es de 2 Hz.
Solución:
Como la conocemos,
Donde, v = 2m/s y f= 2 Hz
= 1 metro
La longitud de onda es de 1 m.
Pregunta 9: Calcula la velocidad si la longitud de onda es de 12 m y la frecuencia es de 12 Hz.
Solución:
Como la conocemos,
Donde,
2m y f= 12 Hz
Hz
La velocidad es de 144 m/s.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por dheerajhinaniya y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA