El sonido nos rodea. Nos despierta por la mañana, nos acompaña en nuestros viajes a través de los auriculares o en la radio del coche. Es el sonido el que, en última instancia, nos permite comunicarnos entre nosotros. Pero, ¿sabe realmente qué es un sonido? ¿Qué fenómeno físico se esconde detrás de una ópera de Mozart o del golpe percusivo de un martillo neumático?
Vibraciones del aire
El sonido es la vibración de moléculas que se propaga a través de un medio (aire, agua, hormigón). El sonido no se propaga en el vacío (esos sablecitos de luz de La guerra de las galaxias... ¡no eran reales!) En este artículo vamos a centrarnos en el sonido en el aire: las ondas sonoras son en realidad rebanadas de moléculas de aire que vibran en torno a una posición de equilibrio. La vibración de una molécula corresponde a una ida y vuelta, un continuo ir y venir de la molécula (como el péndulo de un reloj).
La distancia máxima que recorre la molécula en su movimiento de vaivén se denominala amplitud del sonido. Esta medida física corresponde al volumen del sonido. Consecuencia: si giras el botón del volumen para poner la música más alta, las moléculas vibran alejándose más de su posición de equilibrio.
¿Lo sabías?
La amplitud de sonido más pequeña que puede percibir un oído humano es un desplazamiento de las moléculas de 0,1 ångström, ¡un desplazamiento menor que el radio de un átomo! Es decir, si su oído es preciso.
Otra característica importante del sonido esla frecuencia con la que vibran las partículas. Es simplemente el número de idas y vueltas por segundo que realiza la molécula de aire. En términos de percepción, la frecuencia del sonido corresponde a lo que se denomina su afinación: si la frecuencia es baja, el sonido será grave, si la frecuencia es alta, el sonido será agudo.
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Los 440 Hz A corresponden a las moléculas de aire que hacen440 viajes de ida y vuelta por segundo ¡!
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El sonido más grave que puede oír el oído humano tiene una frecuencia de 20 Hz, y el más agudo, de 20 000 Hz. Estos valores varían para cada individuo (en particular según su edad).
El sonido en la ecuación
El sonido más simple es el sonido puro. Un silbato, un diapasón o un violín tocando en el registro agudo son ejemplos de sonidos muy parecidos al sonido puro. En el caso del sonido puro, la rebanada de la molécula de aire vibra regularmente en el tiempo, como el péndulo de un reloj. Podemos representar su movimiento en el tiempo mediante una curva sinusoidal:
Matemáticamente podemos escribir:
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f esla frecuencia de oscilación. Es una magnitud directamente relacionada con el periodo (la duración de una ida y vuelta, en azul en la imagen).
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A es la amplitud del sonido.
Sonidos complejos
Hemos visto el ejemplo del sonido puro, pero en la vida real los sonidos son mucho más complicados. Una nota sostenida tocada con el saxofón, por ejemplo, contiene varias frecuencias superpuestas, aunque se oiga una afinación definida. Un sonido complejo es siempre la superposición de varios sonidos puros de distinta frecuencia y amplitud.
Para este tipo de sonido, la frecuencia más baja se denominala frecuencia fundamental. Es esta frecuencia la que determina la afinación de la nota que se oye. Las demás frecuencias se denominan armónicos del sonido: no modifican la afinación del sonido, sino su timbre.
Y SONIDOS QUE NO SON NOTAS?
La mayoría de los sonidos no tienen afinación: podemos pensar en los distintos sonidos de la batería, el de un coche que va por la calle... En realidad, estos sonidos contienen todas las frecuencias por igual. Cuando ninguna frecuencia es más fuerte que las demás, el sonido se describe más apropiadamente como ruido. En cambio, si una frecuencia sobresale entre las demás, se oirá una afinación en ese sonido.
Resumen:
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El sonido es un fenómeno físico que corresponde a la vibración de las moléculas de aire
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Se caracteriza principalmente por su frecuencia (afinación de la nota) y su amplitud (volumen del sonido).
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Los sonidos puros, como el diapasón, sólo tienen una frecuencia, pero la mayoría de los sonidos consisten en la superposición de infinidad de sonidos puros.
