¿Podemos usar la energía sonora para convertir el ruido en formas de energía? Parece una locura, pero descubrimos diferentes tipos de energía todo el tiempo, especialmente cuando se trata de energías renovables, y la energía sonora es solo otro tipo.

En todo el mundo, es difícil encontrar un lugar donde el ruido no forme parte del paisaje. Desde el rugido del tráfico hasta el sonido de los instrumentos musicales, los humanos hacen mucho ruido. Hay muchos tipos diferentes de sonido que van desde el audible hasta el inaudible.

Las fuentes de sonido pueden ser agradables o desagradables para el oído humano, dependiendo de la intensidad, los diferentes tonos, los tipos de sonido, la fuente de sonido y la intensidad del sonido. De todos modos, la energía del sonido viaja y, dependiendo de la fuente de sonido y la intensidad, el sonido a veces se puede considerar un contaminante.

¿Qué es exactamente la energía sonora? La energía sonora está convirtiendo el sonido en electricidad. Aunque la ciencia de convertir la energía sonora en electricidad todavía está emergiendo, se ha hecho. Por ejemplo, los micrófonos y los altavoces son ejemplos de que el sonido se convierte en energía eléctrica.

De hecho, un grupo de jóvenes estudiantes de secundaria descubrió cómo producir suficiente electricidad con energía sonora para encender una bombilla. Es cierto que eso está muy lejos de generar suficiente electricidad para alimentar una casa o una ciudad entera. Pero es un comienzo y la ciencia detrás de él se está desarrollando. Aprendamos más sobre el intrigante mundo del sonido, incluyendo ejemplos de energía sonora.

¿Cómo Oímos Las Ondas Sonoras?

La mecánica de la audición demuestra algunas de las mecánicas de la energía sonora.

Cuando escuchamos un sonido, experimentamos ondas de sonido que se canalizan hacia el canal auditivo y mueven el tímpano, al igual que la cabeza de un tambor vibra cuando se golpea. Diferentes sonidos producen diferentes vibraciones que afectan la forma en que se mueve el tímpano.

Las vibraciones viajan desde el tímpano a través de los huesecillos hasta la cóclea (un órgano lleno de líquido), causando ondas superficiales que golpean las células ciliadas. Dependiendo de la ubicación de las células ciliadas en la cóclea, el cerebro «oye» sonidos agudos o graves a través del nervio auditivo. Luego traduce las vibraciones iniciales de las moléculas de aire en la onda de sonido en sonidos que entendemos.

En física, el estudio del sonido se conoce como acústica e incluye todas las construcciones del sonido.

¿Cuál es la Definición de Energía Sonora?

En términos simples, la energía del sonido proviene de las vibraciones que se mueven a través de algo. Sólidos, líquidos y gases transmiten el sonido como ondas de energía.

La energía sonora es el resultado cuando una fuerza, ya sea sonido o presión, hace vibrar a un objeto o sustancia. Esa energía se mueve a través de la sustancia en ondas. Esas ondas sonoras se llaman energía mecánica cinética.

¿Por Qué Las Ondas Sonoras Se Llaman Ondas Mecánicas?

Las ondas sonoras a veces se llaman ondas mecánicas porque las ondas sonoras requieren un medio físico para propagarse. Los líquidos, gases o materiales sólidos transfieren las variaciones de presión, creando energía mecánica en las ondas.

Como todas las ondas, las ondas sonoras tienen picos y valles. Los picos se llaman compresiones, mientras que rarefacción es el término utilizado para los mínimos.

Las oscilaciones entre compresión y rarefacción se mueven a través de medios gaseosos, líquidos o sólidos para producir energía. El número de ciclos de compresión/rarefacción en un período determinado determina la frecuencia de una onda de sonido.

Los científicos miden la intensidad y la presión de la energía sonora en Pascales y decibelios. Las ondas sonoras a veces también se llaman ondas de presión porque la presión de la onda sonora mueve las partículas a través de las cuales pasan.

¿Cómo Se Miden Las Ondas Sonoras?

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La longitud de onda, el período, la amplitud y la frecuencia son las cuatro partes primarias de una onda sonora, independientemente del tipo de onda y del medio a través del cual viaja el sonido.

• Longitud de onda: Imagine una onda que viaja a lo largo de un eje horizontal; en ese caso, la longitud de onda se mide como la distancia horizontal entre dos puntos sucesivos y equivalentes en la onda. Por lo tanto, en términos básicos, una sola longitud de onda es un ciclo entre los dos puntos iguales.
• Período: Un período de longitud de onda es el tiempo que tarda una sola longitud de onda en pasar un cierto punto. Generalmente, un período más prolongado indica un tono más bajo.Amplitud
• : Medimos la amplitud del sonido (fuerza o nivel de presión acústica) por la altura de la onda de sonido. Está relacionado con el volumen relativo del sonido. Cuando la amplitud de la onda es significativa, como si fuera un sonido fuerte, la onda es alta. Lo contrario también es cierto; los sonidos más suaves producen ondas con una amplitud más pequeña. Un volumen más bajo equivale a niveles de decibelios más bajos( dB); un decibel mide la intensidad del sonido. Cero decibelios equivale a los sonidos más silenciosos que un oído humano puede oír. Los decibelios se multiplican por seis. Una voz hablada normal es de 60 dB.
• Frecuencia: Hertz (Hz) mide la frecuencia de una onda de sonido. Hertz mide los ciclos de una onda de sonido por segundo que pasan un punto de ajuste en el eje horizontal. (Recuerde, cada proceso tiene una compresión y una rarefacción.) Las ondas sonoras de frecuencia se miden en hertz. Por lo tanto, Hertz (Hz) indica el número de ciclos por segundo que pasan por una ubicación determinada. Por ejemplo, si, al hablar, el diafragma vibra a 900 Hz, el diafragma genera 900 compresiones (aumento de la presión) y 900 rarefacciones (disminución de la presión). El tono es una función de cómo el cerebro interpreta la frecuencia de sonido. Un tono más alto es el resultado de una frecuencia más alta; la frecuencia más baja se traduce como tono más bajo.

¿Es Potencial de Energía Acústica o Energía Cinética?

Cuando la energía puede funcionar pero no aplica fuerza de forma activa, se llama energía potencial.

En física, el trabajo se mide por la energía transferida. Cuando algo es movido a cierta distancia por una fuerza externa, eso es trabajo.

El resorte en espiral de un Slinky es un ejemplo de energía potencial. Hasta que se libere la primavera, no funcionará. El trabajo se produce cuando el resorte se mueve (se libera), convirtiéndose en energía cinética. Energía cinética es la energía del movimiento.

La energía sonora puede ser a la vez: energía cinética o energía potencial.

Un ejemplo podría ser el de un instrumento musical. Cuando se toca el instrumento, genera ondas sonoras, produciendo energía cinética. Pero cuando ese mismo instrumento musical está en reposo, solo existe el potencial de energía.

¿Las Ondas Sonoras Comparten Características y Comportamientos?

Además de los constituyentes primarios de una onda (frecuencia, amplitud, longitud de onda y frecuencia), los científicos categorizan las ondas en función de tres características distintivas: movimiento longitudinal, transversal y superficial.

El uso del movimiento de las partículas de un medio en relación con la dirección de viaje es un método estándar para distinguir el tipo de onda.

Para entender las ondas transversales, volveremos a hablar del Slinky. Considere el movimiento de un Slinky mientras su mano se alterna hacia arriba y hacia abajo. La energía de este Slinky «activado» se mueve verticalmente a lo largo de la dirección de viaje, desplazando las bobinas (que, en este caso, representan partículas de onda) hacia arriba y hacia abajo.

Los tipos de ondas transversales incluyen:

• Vibraciones en una cuerda de guitarra
• Fanáticos de los deportes de pie y sentados en una onda sincrónica alrededor de un estadio deportivo
• Ondas electromagnéticas, como ondas de luz y radio

Por otro lado, las ondas longitudinales mueven la energía de la onda a la derecha o a la izquierda a lo largo del eje horizontal de la onda. Así que nuestro Slinky, cuando se estira horizontalmente y se pulsa horizontalmente como un acordeón, pulsará horizontalmente a lo largo de su dirección de desplazamiento izquierda-derecha paralela al eje de la onda.

Las ondas sonoras son ondas longitudinales, al igual que las ondas de ultrasonido y las ondas sísmicas P.

La principal característica de una onda de superficie es el movimiento circular de sus partículas. Solo las partículas en la superficie del medio se mueven circularmente; el movimiento disminuye a medida que las partículas se alejan de la superficie.

¿Cuáles Son Ejemplos de Energía Sonora?

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La energía acústica se produce cuando vibra un objeto. El ruido, ya sea dentro del alcance auditivo humano o no, es energía sonora. El sonar, la música ultrasónica (superior a 20 kilohercios), el habla y el ruido ambiental son todas formas de energía sonora.

Ya sea de un objeto inanimado o de un ser sensible, los sonidos vienen de todas partes. Algunos son agradables para nuestro oído, otros no. Considera estos ejemplos de energía sonora y cómo te hacen sentir:

• El alto y delicado hormigueo o los tonos profundos y vibrantes de un timbre de viento
• El ruido del motor, los neumáticos chirriantes, las radios a todo volumen y los frenos chirriantes del tráfico
• Bebés llorando, balbuceando, gritando y riendo
• Perros ladrando, gruñendo o aullando
• Teléfonos Zumbido, zumbido o tintineo
• Golpeteo de lluvia, vientos aullantes y truenos
• Gatos ronroneando, maullando y rascándose
• Humanos y animales respirando, roncando, estornudando o sibilando
• El freír, crujir, hervir, cortar y golpear de un ocupado cocina
• Olas rompiendo y retirándose
• Motores en marcha, acelerando, golpeando y rugiendo
• Los sonidos suaves, fuertes, brassy, suaves, profundos, ruidosos y distintivos de la música
• El ruido blanco bajo y constante del aire acondicionado

Incluso cuando es aparentemente silencioso, siempre hay sonido.

¿Cómo Produce Electricidad La Energía Sonora?

Las vibraciones de sonido pueden convertirse en energía eléctrica a través del principio de inducción electromagnética. La inducción electromagnética genera corriente eléctrica mediante un campo magnético.

Cuando un campo magnético y un conductor, como una bobina de alambre, se mueven en relación entre sí, se produce inducción electromagnética. Mientras el conductor esté en un circuito cerrado, la corriente fluye dondequiera que el conductor cruce las líneas de la fuerza magnética.

¿Qué Es la Piezoelectricidad y Cómo Se Relaciona con la Energía Sonora?

La piezoelectricidad utiliza cristales únicos para convertir la energía mecánica, en este caso, la energía de ondas sonoras, en energía eléctrica.

Bajo compresión, los cristales actúan como conductores. Cuando los cristales se comprimen, su estructura cambia y el cristal adquiere una carga neta. Esa carga se puede convertir en una corriente eléctrica.

Otros materiales, como hueso, cerámica especial y esmalte, también son conductores piezoeléctricos. Estos materiales tienen en común la capacidad de producir una carga eléctrica interna debido a la tensión mecánica aplicada.

Utilizando ondas de sonido de muy alta frecuencia, frecuencias 100 millones de veces superiores a las que la gente puede oír, los materiales piezoeléctricos se convierten en señales eléctricas que emiten ondas de luz en el rango de frecuencias de terahercios.

La piezoelectricidad une los estados eléctricos y mecánicos del material piezoeléctrico. Bajo compresión, el material utilizado tiene un flujo de corriente que cambia su polarización para convertirse en una carga eléctrica, conocida como momento dipolar neto.

¿Cuál Es el Futuro de la Energía Eléctrica Generada Por la Energía Sonora?

Como sabemos, los sonidos llenan constantemente nuestro entorno acústico. Como toda energía, la energía sólida tiene el potencial de generar electricidad. Al igual que el sol proporciona energía solar ilimitada y la brisa proporciona energía eólica, la energía sonora es renovable porque los seres sintientes y los objetos inconscientes producen sonido constantemente.

Mientras que las ondas sonoras y los principios de producción de energía se han entendido durante mucho tiempo, la tecnología para convertir la energía sonora en electricidad está en su infancia.

Sin embargo, a medida que los científicos y técnicos investigan y mejoran las tecnologías involucradas en la electricidad generada por sonido, la energía sonora puede producir electricidad en masa un día.

Si eso suena como una quimera, recuerde que la energía solar y eólica también estuvieron una vez fuera de nuestro alcance.

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