Es difícil imaginar el mundo sin sonido, ya que dependemos mucho de él. Es lo primero que escuchamos por la mañana, ya sean los pájaros o tu despertador. El sonido es todo lo que nos rodea: cuando la gente habla, cuando vemos televisión o escuchamos música, etc. También puede ser lo último que escuche antes de quedarse dormido si su vecino hace ruido o si los perros ladran.
¿Cómo viaja el sonido?
Es algo impresionante, y aunque la pregunta parece simple, la respuesta es bastante complicada. En las palabras más simples, el sonido es una energía creada por vibraciones.
Sin embargo, hay mucho más, así que asegúrate de seguir leyendo. Hablaremos sobre qué es el sonido, cómo viaja, qué pasa por lo mejor y mucho más.
Es algo impresionante, y aunque la pregunta parece simple, la respuesta es bastante complicada. En las palabras más simples, el sonido es una energía creada por vibraciones.
Sin embargo, hay mucho más, así que asegúrate de seguir leyendo. Hablaremos sobre qué es el sonido, cómo viaja, qué pasa por lo mejor y mucho más.
¿Qué es exactamente el sonido?
Estamos hablando de energía producida por la vibración. Piensa en lo que pasa cuando golpeas un tambor. Su piel vibra tan rápidamente que obliga al aire a vibrar. El aire luego se mueve y lleva la energía a todas partes alrededor del tambor.
El proceso físico del sonido es lo que lo produce y lo envía a través del aire. El proceso psicológico es lo que sucede en nuestro cerebro y oídos. Convierte la energía en lo que luego llamamos ruido, música, habla, etc.
El sonido, al igual que la luz, proviene de su fuente. La diferencia es que el sonido no puede viajar a través del vacío. Tiene que moverse a través de algo como vidrio, aire, agua, metal, etc.
La ciencia detrás del sonido
Curiosamente, el sonido, la luz y el agua se comportan de manera similar. ¿Alguna vez has notado cómo las olas de la playa nunca son las mismas? Algunos son más grandes, mientras que otros tienen más potencia. Esto se debe a que la energía que los transporta a menudo se encuentra en diferentes niveles.
Lo mismo sucede con el sonido y la luz también. ¿Alguna vez has intentado reflejar la luz de un espejo? De manera similar, también pueden reflejar la vibración, que es algo que conocemos como eco. El eco es la energía que viaja a la pared antes de que rebote y llegue a tus oídos. Todos sabemos que el eco no ocurre justo después del sonido, ya que la energía tarda en viajar.
Una cosa que tienes que recordar es que estas ondas pierden su energía. Es por eso que solo se puede escuchar hasta ahora y en días de clima tranquilo. Si los vientos son demasiado fuertes, es probable que no escuche el ruidoso club en la otra calle, aunque lo escuche bien cuando el clima es tranquilo. Esto se debe a que el viento disipa la energía.
Características de sonido
Su velocidad depende principalmente de las condiciones ambientales y la densidad del medio. El medio puede ser delgado o grueso, lo que determinará qué tan rápido viajará la energía a través de él. La frecuencia es el número total de vibraciones producidas por la fuente.
Las ondas de sonido que tienen longitudes de onda largas son las que conocemos como de tono bajo. Aquellos con longitudes de onda cortas son lo que conocemos como de tono alto.
¿Cómo se crea el sonido?
Cada objeto físico causa vibraciones cuando se mueve en el aire. Esto conduce a la creación de ondas en el aire que luego continúan viajando como una forma de sonido.
Al igual que el ejemplo de batería que hemos mencionado anteriormente, nuestras cuerdas vocales también vibran cuando hablamos. Esta vibración ocurre en el aire, medios sólidos y líquidos. Estas vibraciones pueden viajar larga distancia, que es lo que sucede con los trenes en ferrocarril de acero. ¿Sabes cómo puedes oír el tren acercándose incluso cuando todavía está lejos? Es la vibración.
¿Cómo viajan las ondas sonoras?
Las vibraciones viajan a través del aire a una velocidad de 343 m/s a temperatura ambiente. Esto va hasta 1482 m / s a través del agua y 5960 m / s a través del acero. Si es un medio gaseoso, el sonido irá lento porque las moléculas están ligadas libremente.
Tienen que viajar una larga distancia en cuyo caso a menudo chocan con otras moléculas. Cuando es un medio sólido, los átomos están muy apretados, por lo que viajan rápido. Si el medio es líquido, los fragmentos no estarán tan fuertemente vinculados, por lo que las ondas no se moverán tan rápido como lo hacen a través de medios sólidos.
La velocidad del sonido
¿Alguna vez has oído hablar de alguien diciendo que un avión rompió la barrera del sonido? ¿Sabes lo que eso significa?
Significa que el avión fue tan rápido que superó estas ondas de alta intensidad que produce. El avión entonces hace un sonido llamado boom sónico. Esta es la razón por la que su sonido te llega antes de que veas un avión en el cielo.
No hay una forma única de saber qué tan rápido viaja. Todo depende del medio, ya que se mueve a diferentes velocidades a través de medios líquidos, sólidos y gaseosos. Su velocidad depende de lo denso que sea el medio.
El ruido viaja a través del acero unas 15 veces más rápido que a través del aire y unas 4 veces más rápido a través del agua que a través del aire. Esta es precisamente la razón por la que los submarinos usan SONAR y por la que es casi imposible saber de dónde proviene el ruido si estás nadando en el mar.
El sonido también viaja de manera diferente a través de diferentes gases. Si el aire está caliente, viajará mucho más rápido que en el aire frío. También se mueve 3 veces más rápido en helio que en aire ordinario. ¿Conoces las voces graciosas con las que hablas cuando respiras helio? Esto sucede porque las ondas viajan más rápido y en mayor frecuencia.
¿Cómo oímos el sonido?
Escuchamos con nuestros oídos en un proceso aparentemente simple que en realidad es bastante complejo. El impresionante órgano nos permite escuchar todo tipo de sonidos a diferentes frecuencias y distancias.
Las ondas viajan desde el oído externo y a través del canal auditivo. Esto hace que el tímpano vibre, lo que hace que los huesecillos se muevan. Las vibraciones se mueven con la ventana ovalada a través del líquido en el oído interno que luego estimula muchas células ciliadas diminutas. Como resultado, las vibraciones se transforman en un impulso eléctrico que nuestro cerebro percibe como sonido.
¿Cómo viaja el sonido a través de un líquido?
El sonido siempre viaja en ondas, independientemente de si atraviesa un medio gaseoso, líquido o sólido. Se mueven por partículas que chocan entre sí. Es un efecto dominó cuando una partícula golpea a otra de la misma manera que el calor viaja también.
Las olas no van en un patrón rígido en el espacio cuando se trata de viajar a través de un líquido. El enlace entre las moléculas suele ser mucho más débil, y se sigue rompiendo y se vuelve a formar. Una vez que la presión se eleva al menos un poco, el líquido hace que las partículas se muevan a áreas con menor presión. Estas moléculas luego empujan a las que ya están allí, causando que la presión crezca en el área.
Las moléculas tienen inercia, por lo que suelen ir más lejos de lo necesario para igualar la presión. El proceso se repite hasta que las ondas se llevan la energía. El mejor ejemplo de esto son las múltiples olas que se extienden desde donde se deja caer una roca en el agua.
¿Cómo viaja el sonido a través del gas?
Los gases reaccionan de forma similar a los líquidos. Dado que son menos densos, los gases son más compresibles. El sonido viaja más rápido cuando los materiales son menos densos y más comprimidos. El cambio de compresibilidad tiene un efecto más significativo en la onda que cuando cambia la densidad.
En conclusión, el sonido viaja mucho más lento a través del gas que a través de los líquidos, incluso cuando es la misma sustancia.
¿Por qué diferentes instrumentos producen diferentes sonidos?
Si alguna vez pensaste en qué es el sonido y cómo viaja, probablemente también pensaste en los instrumentos musicales. Todos son esencialmente la misma cosa, produciendo ondas de sonido con la misma frecuencia y amplitud. ¿Cómo suenan diferentes?
La mayoría de la gente piensa que las ondas son idénticas, pero los instrumentos vibran de manera diferente unos de otros. Sin embargo, la verdad es que las olas no son idénticas. Cada instrumento produce montones y montones de ondas diferentes al mismo tiempo. La onda fundamental es la básica y la que tiene una amplitud y un tono específicos. Los sonidos de tono más alto son armónicos también conocidos como armónicos. Cada armónico tiene una frecuencia que es más alta que la fundamental.
Esto significa que cada instrumento hace un patrón de frecuencias fundamentales y armónicos llamado timbre. La combinación de estas ondas da una forma para producir un sonido único de cada instrumento. Es precisamente por eso que cada instrumento es diferente.
Hay otra razón y es que la amplitud de cada onda cambia de forma única cada segundo. Una flauta produce sonidos rápidos que mueren pronto, mientras que las vibraciones del piano mueren lentamente, ya que también tardan más en acumularse.
Reflexión
El sonido siempre se refleja desde una superficie en particular en el mismo ángulo que lo golpea. Esto nos permite enfocar el sonido con reflejos curvos de la misma manera que usamos espejos curvos para enfocar la luz.
Debe haber oído hablar de las galerías susurrantes, las habitaciones donde se puede susurrar una palabra en un punto que luego se puede escuchar en otro punto bastante lejos. Usamos la reflexión para enfocar el sonido cuando hablamos a través de las manos ahuecadas y un megáfono.
Sin embargo, la reflexión puede ser un problema grave en auditorios y salas de conciertos. Si una sala no está diseñada de la manera correcta, la primera palabra que alguien diga en el micrófono puede resonar durante segundos. Si continúan hablando, cada palabra resonará creando un desastre. Esto también sucede con la música.
El problema generalmente se resuelve con materiales absorbentes de sonido utilizados para cubrir las superficies reflectantes. Azulejos acústicos, cortinas, paños y muchos otros materiales pueden ayudar. Todos son porosos, lo que permite que las ondas entren a través de los pequeños espacios llenos de aire y reboten en ellos hasta que se gasta la energía.
Curiosamente, algunos animales también usan la reflexión del sonido para la ecolocalización. Se basan en el oído en lugar del sentido de la vista. Los animales, como las ballenas dentadas y los murciélagos, pueden emitir sonidos que están más allá de nuestros límites auditivos y alcanzan los 200.000 Hz. Los murciélagos pueden incluso oír y localizar un mosquito, incluso si está en la oscuridad total.
Refracción
Cuando una onda va de un material a otro en un cierto ángulo, siempre cambia de velocidad. Esto hace que el frente de onda se doble y se denomina refracción.
La mejor manera de entenderlo es en un laboratorio de física donde usan un globo en forma de lente, lo llenan con dióxido de carbono y enfocan la onda de sonido.
Difracción
Cuando las ondas atraviesan o rodean una barrera, el borde de la misma se convierte en una fuente de sonido secundaria que envía ondas de la misma longitud de onda y frecuencia.
Estas ondas se extienden alrededor, y a eso lo llamamos difracción. Este es un fenómeno divertido porque nos permite escuchar sonidos en las esquinas a pesar de que las ondas sonoras en realidad viajan en línea recta.
Interferencia
La interferencia ocurre cada vez que las ondas interactúan. En los auditorios, la interferencia entre los sonidos puede crear puntos muertos en los que la claridad y el volumen son pobres. Sin embargo, puede mejorar la acústica de un auditorio si arregla las superficies reflectantes, de modo que el nivel de sonido aumente donde se sienta el público.
Cuando las dos ondas que interfieren tienen diferentes frecuencias, crean un tono de intensidad alternadamente decreciente y creciente. Las pulsaciones que escuchamos se llaman latidos. Esto se puede usar a su favor y es algo que los torneros de piano hacen todo el tiempo. Ajustan el tono de una cuerda contra un diapasón estándar hasta que ya no puedes escuchar el ritmo.
¿Cómo usamos el sonido?
El sonido tiene una gran parte en nuestras vidas y es algo en lo que confiamos todos los días. Los animales probablemente dependen de él aún más, ya que lo usan para sobrevivir. Intercambian sonidos para comunicarse o ahuyentar posibles amenazas y diferentes depredadores.
La gente se ha desarrollado un poco más, por lo que usamos el lenguaje. Sin embargo, cada idioma y cada palabra es esencialmente un sonido que usamos para comunicarnos.
Hay muchas tecnologías de sonido e instrumentos musicales diferentes que producen muchos sonidos diferentes. También hemos desarrollado tecnologías que nos permiten grabar sonidos en MP3, discos compactos,tarjetas de memoria, etc.
Las personas también usan sonidos de alta frecuencia, también conocidos como ultrasonido, para muchas cosas, desde limpiar los dientes hasta revisar al bebé dentro de un útero.