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Acústica

Acústica. En el hemisferio occidental, el origen de la acústica o «ciencia del sonido» se ha atribuido tradicionalmente al sabio griego Pitágoras y a sus seguidores. En su búsqueda filosófica de la armonía y la perfección, la escuela pitagórica indagó en las propiedades de las cuerdas vibrantes que producen sonidos musicales placenteros y sus miembros idearon un sistema de afinación que se considera uno de los primeros logros de la teoría musical. En su elucubración, llegaron incluso a ver el cosmos como un armonioso compendio de cuerpos que emitían, al moverse en una sucesión de prístinas esferas, una música celestial acorde con sus estudios e imperceptible para el oído humano, simplemente por la fuerza de la costumbre. Hoy en día, la acústica, heredera de aquellas primeras ideas de la Grecia clásica, sigue ocupándose de la armonía de los sonidos musicales y del modo de reforzar su intensidad en los edificios y los espacios públicos, abiertos y cerrados. En sentido totalmente...

Acústica ultrasónica

La disciplina científica conocida como acústica ultrasónica se dedica al estudio de los ultrasonidos, u ondas sonoras cuya frecuencia es superior a 20 kHz. Los ultrasonidos no son captados por el oído humano, cuyo límite superior de audición se encuentra por debajo de ese nivel. En la naturaleza diversos animales tienen la facultad de percibir ciertas gamas de ultrasonidos. Así, el murciélago, el delfín y la ballena, entre otros, aplican un procedimiento de ecolocación, semejante al sonar de los submarinos, mediante emisión y escucha de ultrasonidos para orientarse en el espacio y detectar la posición de sus presas. En el ámbito de la investigación, la producción de ultrasonidos puede lograrse mediante un fenómeno llamado piezoelectricidad. En este fenómeno, las deformaciones (dilataciones y contracciones) que se registran en ciertos cristales y materiales cerámicos cuando se descarga sobre ellos una corriente alterna de alta frecuencia engendran vibraciones mecánicas que hacen...

Audición binaural

La mayoría de los mamíferos, entre ellos el ser humano, están dotados de una sistema auditivo compuesto por dos oídos. En el hombre, en cada oído se distinguen tres zonas: oído externo, medio e interno. El oído externo está constituido por la oreja o pabellón auricular, que recoge las ondas sonoras que llegan a él y las amplifica, dirigiéndolas al tímpano. En el oído medio se encuentra la trompa de Eustaquio que, al conectarse con la faringe, hace posible que la membrana que constituye el tímpano reciba la misma presión por sus dos caras. Así se evita su rotura. Completa el oído medio una cadena de huesecillos (martillo, yunque y estribo) que conducen las vibraciones recibidas hasta otra membrana, llamada ventana oval. A su vez, el oído interno presenta la cóclea o caracol, que recibe información de la ventana oval y que, mediante el órgano de Corti (con unas 24.000 o 30.000 células ciliadas), permite que la sensación sonora llegue al cerebro. Esta transmisión final se efectúa a...

Eco y reverberación

Cuando se emite un sonido, si éste choca contra un objeto se produce la reflexión de la correspondiente onda sonora. De esta forma, la onda reflejada puede viajar, con distinto grado de amortiguación, de nuevo hacia el emisor. Los estudios físicos demuestran el interés de dos casos básicos generales, según el objeto se halle a menos de 17 metros o se encuentre a una distancia superior a este valor. Si se considera que el valor de la velocidad del sonido es de 340 m/s, en cada uno de los dos trayectos (ida y vuelta) de la reflexión, y en un segundo, recorrerá 170 metros. Dado que el oído humano no puede discernir sonidos que no estén separados por, al menos, 1/10 de segundo, si el obstáculo se encuentra a menos de 17 metros será imposible percibir diferenciados el sonido directo y el reflejado. Ambos se oirán como uno solo. Sin embargo, si el objeto en el que se refleja la onda sonora se encuentra a una distancia superior a 17 metros, la onda reflejada producida llegará en un plazo...

Ecografía

La ecografía es una técnica médica de diagnóstico por imagen basada en el uso de ultrasonidos. También se conoce por ultrasonografía o ecosonografía. Esta denominación se aplica igualmente a los registros o imágenes obtenidos mediante la realización de un examen con esta técnica. El fundamento de la ecografía es relativamente sencillo. Mediante un equipo específico, llamado ecógrafo, se emiten ondas acústicas en el dominio de los ultrasonidos (con frecuencia superiores a 20.000 hercios) sobre el órgano o la estructura anatómica sujetos a estudio. Estas ondas inciden sobre este órgano o estructura y se reflejan desde su superficie. El diseño esquemático del ecógrafo consiste en un transductor piezoeléctrico para la emisión de las ondas ultrasónicas y también para su detección, conectado a una computadora y una pantalla, para su captación, registro, interpretación y visualización. Los materiales piezoeléctricos convierten tensiones mecánicas en electricidad, y a la inversa. Los...

Efecto Doppler

El efecto Doppler, también llamado efecto Doppler-Fizeau, es un fenómeno físico caracterizado por el cambio en la frecuencia de una onda cuando existe un movimiento relativo entre el emisor de dicha onda y el observador. Este efecto es muy fácil de observar en la vida cotidiana. Por ejemplo, cuando una persona inmóvil en la acera de una ciudad escucha la sirena de una ambulancia que se acerca, distinguirá un cambio de tono, hacia más grave, cuando el vehículo acaba de pasar delante de ella y comienza a alejarse. Esto significa que, cuando el objeto que emite la onda se aproxima al observador, la frecuencia de dicha onda aumenta; al alejarse el objeto emisor, la frecuencia de la onda disminuye, siempre desde el punto de vista del observador. De ahí el cambio característico de altura del sonido de la ambulancia del ejemplo. El fenómeno descrito debe su nombre al físico austriaco Christian Doppler, que lo expuso por primera vez en 1842 en un tratado sobre el color de la luz emitida...

El sonido y sus propiedades

El sonido y sus propiedades. Según la biología evolutiva, la capacidad de escuchar sonidos de que disfrutan los animales superiores supone una adaptación exitosa para adecuarse al medio externo y aprovechar mejor sus recursos. En las sociedades modernas, el sonido constituye aún un modo fundamental de supervivencia para comunicarse, orientarse o eludir las situaciones peligrosas o problemáticas. En otro contexto, el sonido se relaciona hoy también con un componente de disfrute y arte, que encuentra su paradigma en la música. Para alcanzar las cimas de la expresión musical, desde los grandes maestros del barroco o el clasicismo hasta las realizaciones del presente se ha ido estableciendo una sólida teoría inspirada tanto en cuestiones estéticas como en un conocimiento profundo de las propiedades y cualidades del sonido: tono, timbre e intensidad. Este conocimiento sustenta el entramado de las obras inmortales que se escuchan hoy en las salas de conciertos de todo el mundo. El...

Problemas de acústica

Como paso previo, debe recordarse que la velocidad del sonido depende de la densidad del medio material en que se propague. Por ello, en general, el sonido viaja a más velocidad en el seno de los sólidos que en el de los líquidos y en éstos a mayor velocidad que en los gases. Cumpliendo esta regla, la velocidad del sonido en el aire depende de la temperatura de éste. A 0 ºC es de unos 331 m/s, y aumenta aproximadamente 0,6 m/s por cada grado centígrado de aumento de temperatura. Existen fórmulas que calculan con exactitud este aumento. La intensidad sonora de una onda se mide en vatios/cm2. Como el rango de intensidad de las ondas sonoras perceptibles por el hombre es muy alto, se ha recurrido para medirla a una escala logarítmica, en la que el nivel de intensidad de una onda sonora de intensidad I viene dado por:. donde I0 un valor de referencia igual a 10-12 vatios/cm2. N se mide en decibelios. Problema 1. En una tormenta, se oye un trueno 4 segundos después de verse el...

Resonancia acústica

A veces, el paso de un vehículo en las proximidades de un edificio provoca que algunos cristales de éste vibren. ¿Por qué sólo algunos y no todos? La explicación a este hecho reside en que cuando una onda sonora de determinadas frecuencia y longitud encuentra a su paso un objeto capaz de vibrar y con una frecuencia natural igual a la que dicha onda posee, induce en ese objeto un impulso que amplifica esa vibración natural. El fenómeno descrito se denomina resonancia acústica. Una manera sencilla de poner de relieve la existencia de resonancia consiste en situar, uno frente al otro, a escasa distancia y en sendas cajas de resonancia, dos diapasones idénticos. Si se toca uno, el otro entra en vibración, que prosigue aunque se detenga el diapasón percutido. Otro caso se encuentra en los instrumentos de viento. Por ejemplo, las trompetas sólo emiten una determinada nota cuando la frecuencia de la vibración de los labios es igual a la de la vibración del aire que se encuentra dentro...

Sonido

Se llama sonido al fenómeno físico provocado por el movimiento ondulatorio generado en un medio elástico, como el aire, por los cambios muy rápidos de presión originados por el movimiento vibratorio de un cuerpo. Este fenómeno es percibido por el ser humano a través del órgano del oído. A continuación se estudiarán tres aspectos principales del sonido: su captación y producción, sus parámetros notables y un fenómeno de gran interés teórico y práctico conocido como efecto Doppler-Fizeau. Desde un punto de vista físico, el sonido es un movimiento ondulatorio longitudinal que se genera cuando se produce una perturbación periódica en un medio elástico (sólido, líquido o gas). Así pues, el sonido, como ninguna onda mecánica y a diferencia de las ondas electromagnéticas, no puede propagarse en el vacío. En el ser humano, el sonido se percibe corrientemente a través del aire, y su transmisión, desde el foco perturbador hasta el oído, tiene lugar porque el pequeño desplazamiento de las...

Velocidad del sonido

El sonido es una onda mecánica, que viaja a velocidades variables según el medio en que se propague. En los sólidos, la velocidad de propagación es mayor que la que se registra en los líquidos y, a su vez, en éstos, dicha velocidad es superior a la que se da en los gases. Es decir, una onda sonora viaja más deprisa a través de una pared de ladrillo que por el agua, y en ésta se desplaza más rápido que en el aire. El desplazamiento del sonido en los gases adquiere particular interés para el hombre, ya que los seres humanos perciben las sensaciones sonoras, generalmente, por el aire. La velocidad del sonido en un gas puede medirse experimentalmente por el método de Kundt. Este procedimiento se basa en el movimiento ondulatorio que se registra en la columna gaseosa encerrada en un tubo que tiene un extremo abierto y el otro cerrado. Las ondas que se engendran cuando en la columna gaseosa se introduce una perturbación forman un sistema estacionario, con un nodo en el extremo cerrado...