El documento explica los conceptos básicos del sonido y la audición. Define el sonido como una sensación producida por vibraciones en el aire que son percibidas por el cerebro. Explica que el sonido se propaga a través de medios elásticos en forma de ondas y describe las propiedades físicas de las ondas de sonido como la frecuencia, amplitud y velocidad. También resume brevemente el proceso de audición humana y las diferentes partes del oído.

1. El sonido y el oído
El sonido no es un objeto que se mueve por el
aire, sino una sensación creada por el cerebro al
percibir ligeras vibraciones en el aire. Una
sensación, en el órgano del oído, producida por
el movimiento ondulatorio en un medio elástico
(normalmente el aire), debido a rapidísimos
cambios de presión, generados por el
movimiento vibratorio de un cuerpo sonoro.
La función del medio transmisor es fundamental, ya que el sonido no se
propaga en el vacío. Por ello, para que exista el sonido, es necesaria una
fuente de vibración mecánica y también un medio elástico(sólido, líquido o
gaseoso) a través del cual se propague la perturbación. El aire es el medio
transmisor más común del sonido. La velocidad de propagación del sonido
en el aire es de aproximadamente 343 metros por segundo a una
temperatura de 20 ºC (293 kelvin).
Cuando un objeto (emisor) vibra, hace vibrar también al aire que se
encuentra alrededor de él. Esa vibración se transmite a la distancia y hace
vibrar (por resonancia) una membrana que hay en el interior del oído, el
tímpano, que codifica (convierte) esa vibración en información eléctrica. Esta
información se trasmite al cerebro por medio de las neuronas. El cerebro
decodifica esa información y la convierte en una sensación. A esa sensación
se le denomina “sonido”.
La voz humana (los distintos sonidos que conforman el habla) también se
consideran sonidos. Éstos se estudian en la fonética y en la fonología.
Magnitudes físicas del Sonido
Como todo movimiento ondulatorio, el sonido puede representarse por una
curva sinusoide y se pueden aplicar las mismas magnitudes y unidades de
medida que a cualquier onda.
A saber:

2. * Longitud de onda: indica el tamaño de una onda. Entendiendo por tamaño
de la onda, la distancia entre el principio y el final de una onda completa
(ciclo).
* Frecuencia: número de ciclos (ondas completas) que se producen unidad
de tiempo. En el caso del sonido la unidad de tiempo es el segundo y la
frecuencia se mide en hertzios (Ciclos/s).
* Periodo: es el tiempo que tarda cada ciclo en repetirse.
* Amplitud: indica la cantidad de energía que contiene una señal sonora. No
hay que confundir amplitud con volumen o potencia acústica.
* Fase: la fase de una onda expresa su posición relativa con respecto a otra
onda.
* Potencia: La potencia acústica es la cantidad de energía radiada en forma
de ondas por unidad de tiempo por una fuente determinada. La potencia
acústica depende de la amplitud.
Características o cualidades del Sonido
Las cualidades del sonido son:
* El Tono viene determinado por la frecuencia fundamental de las ondas
sonoras y es lo que nos permite distinguir entre sonidos graves, agudos o
medios.
* La Intensidad es la cantidad de energía acústica que contiene un sonido.
La intensidad viene determinada por la potencia, que a su vez está
determinada por la amplitud.
* El Timbre es la cualidad que confiere al sonido los armónicos que
acompañan a la frecuencia fundamental. Esta cualidad es la que permite
distinguir dos sonidos, por ejemplo, entre la misma nota con igual
intensidad producida por dos instrumentos musicales distintos.
Otros conceptos relacionados con el sonido
Naturaleza del sonido
El sonido es la sensación producida en el oído por la vibración de las
partículas que se desplazan a través de un medio elástico (sólido, líquido o
gaseoso) que las propaga.
Por ello, deben existir dos factores para que exista el sonido:

3. * Una fuente de vibración mecánica.
* Un medio elástico a través del cual se propague la perturbación.
Como hablamos de variaciones (perturbaciones, vibraciones, etc), está claro
que debe haber un valor estático, a partir del cual se producen estas
variaciones. En el caso del aire, el valor estático nos lo da la presión
atmosférica.
Desde un punto de vista físico, el sonido son ondas, por lo que comparte
todas las propiedades características del movimiento ondulatorio, y puede
ser descrito utilizando la terminología propia de la mecánica ondulatoria.
Onda sonora
Las variaciones de presión, humedad y/o temperatura del medio, producen
el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada molécula transmite
la vibración a la su vecina, provocándose un movimiento en cadena.
Estas perturbaciones del medio producen las llamadas ondas sonoras, que
cuando inciden sobre el oído humano se produce una sensación descrita
como sonido.
En concreto, el sonido (las ondas sonoras) son ondas mecánicas (ondas de
compresión), pues precisan de un medio (aire, agua, cuerpo sólido), que
trasmita la perturbación. Es, el propio medio, el que produce y propicia la
propagación de estas ondas, con su compresión y expansión. Para que este
medio, puede comprimirse y expandirse es un requisito fundamental que se
trate de un medio elástico. Un cuerpo rígido no permite que las vibraciones
se transmitan. Sin medio elástico, no habría sonido, pues las ondas sonoras
no se propagan en el vacío.
Por otro lado, la presión de las partículas que transportan la onda se
produce en la misma dirección de propagación de la onda. Por tanto, las
ondas sonoras son ondas longitudinales.
Además, las ondas sonoras se desplazan en tres direcciones y sus frentes de
onda son esferas radiales que salen desde el foco de la perturbación en
todas las direcciones. Por esto, son ondas tridimensionales o esféricas.
El hercio (Hz) es la unidad que expresa la cantidad de vibraciones que emite
una fuente sonora cada segundo (frecuencia). El oído humano puede
percibir ondas sonoras de frecuencias entre los 20 y los 20.000 Hz. Las

4. ondas que poseen una frecuencia inferior a los 20 Hz se denominan
infrasónicas y las superiores a 20000 Hz, ultrasónicas.
La sensación de sonoridad es la percepción sonora que el hombre tiene de
la intensidad de un sonido. La sonoridad se mide mediante una magnitud
llamada fonio, que utiliza una escala arbitraria cuyo cero (el llamado “umbral
de audición”) corresponde a I0 = 1 x 10 -12 W/m².
Propagación del sonido
El sonido es la sensación producida en el oído por la vibración de las
partículas que se desplazan (en forma de onda sonora) a través de un medio
elástico (sólido, líquido o gaseoso) que las propaga.
Como el sonido se propaga en forma de ondas, habrá que ver qué tipo de
onda es, para saber como va a comportarse.
Como onda , el sonido responde a las siguientes características:
1. Es una onda mecánica.
2. Es una onda longitudinal
3. Es una onda esférica
El sonido como onda mecánica
Las ondas mecánicas no pueden desplazarse en el vacío, necesitan hacerlo a
través de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido).
Además, de que exista un medio material, se requiere que éste sea elástico.
Un medio rígido no permite la transmisión del sonido, por que no permite
las vibraciones.
La propagación de la perturbación se produce por la compresión y
expansión del medio por el que se propagan. La elasticidad del medio
permite que cada partícula transmita la perturbación a la partícula
adyacente, dando origen a un movimiento en cadena.
El sonido como onda longitudinal
El movimiento de las partículas que transporta la onda se desplaza en la
misma dirección de propagación de la onda.
El sonido como onda esférica
Las ondas sonoras son ondas tridimensionales, es decir, se desplazan en tres
direcciones y sus frentes de ondas son esferas radiales que salen de la
fuente de perturbación en todas las direcciones. El principio de Huygens

5. afirma que cada uno de los puntos de un frente de ondas esféricas puede
ser considerado como un nuevo foco emisor de ondas secundarias también
esféricas, que como la originaria, avanzarán en el sentido de la perturbación
con la misma velocidad y frecuencia que la onda primaria.
Velocidad del sonido
La velocidad de propagación de la onda sonora (velocidad del sonido)
depende de las características del medio en el que se realiza dicha
propagación y no de las características de la onda o de la fuerza que la
genera.
En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los
líquidos y en los líquidos mayor que en los gases:
* La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20º) es de 340
m/s.
* En el agua es de 1.600 m/s.
* En la madera es de 3.900 m/s.
* En el acero es de 6.000 m/s.
Fenómenos físicos que afectan a la propagación del sonido
* Absorción. Cuando una onda sonora alcanza una superficie, la mayor parte
de su energía se refleja, pero un porcentaje de ésta es absorbida por el
nuevo medio.
* Reflexión. Una onda cuando topa con un obstáculo que no puede
traspasar ni rodear se refleja (rebota al medio del cual proviene).
* Refracción. Es la desviación que sufren las ondas en la dirección de su
propagación, cuando el sonido pasa de un medio a otro diferente. La
refracción se debe a que al cambiar de medio, cambia la velocidad de
propagación del sonido.
* Difracción o dispersión. Hablamos de difracción cuando el sonido, ante
determinados obstáculos o aperturas, en lugar de seguir la propagación en
la dirección normal, se dispersa.
Velocidad del sonido
La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas
mecánicas longitudinales, producidas por variaciones de presión del medio.
Estas variaciones de presión generan en el cerebro la sensación del sonido.

6. La velocidad de propagación de la onda sonora depende de las
características del medio en el que se realiza dicha propagación y no de las
características de la onda o de la fuerza que la genera.
Aparte del interés del estudio del propio sonido, su propagación en un
medio puede servir para estudiar algunas propiedades de dicho medio de
transmisión (por ejemplo, ver artículo sodio).
Aunque la velocidad del sonido no depende del tono (frecuencia) ni de la
longitud de onda de la onda sonora, sí es importante su atenuación. Este
fenómeno se explica por ley cuadrática inversa que explica que cada vez que
se aumenta al doble la distancia a la fuente sonora, la intensidad sonora
disminuye.
La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajan
las ondas sonoras.
La velocidad del sonido varía ante los cambios de temperatura del medio.
Esto se debe a que un aumento de la temperatura se traduce en que
aumenta la frecuencia con que se producen las interacciones entre las
partículas que transportan la vibración y este aumento de actividad hace que
aumente la velocidad.
Por ejemplo, sobre una superficie nevada, el sonido es capaz de desplazarse
atravesando grandes distancias. Esto es posible gracias a las refracciones
producidas bajo la nieve, que no es medio uniforme. Cada capa de nieve
tiene una temperatura diferente. Las más profundas, donde no llega el sol,
están más frías que las superficiales. En estas capas más frías próximas al
suelo, el sonido se propaga con menor velocidad.
En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los
líquidos y en los líquidos mayor que en los gases.
* La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20 ºC) es de 340
m/s.
* En el agua es de 1.600 m/s.
* En la madera es de 3.900 m/s.
* En el acero es de 6.000 m/s.
Velocidad de sonido en el aire

7. En este caso las propiedades físicas del aire, su presión y humedad por
ejemplo, son factores que afectan la velocidad.
Por ejemplo, cuanto mayor es la temperatura del aire mayor es la velocidad
de propagación. La velocidad del sonido en el aire aumenta 0,6 m/s por
cada 1º C de aumento en la temperatura.
Velocidad de sonido en el agua
La velocidad del sonido en el agua es de interés para realizar mapas del
fondo del océano. En agua salada, el sonido viaja a aproximadamente 1.500
m/s y en agua dulce a 1.435 m/s. Estas velocidades varían debido a la
presión, profundidad, temperatura, salinidad y otros factores.
Ondas radioeléctricas
Las ondas sonoras no son iguales a las ondas de radio y por lo tanto no se
propagan a la misma velocidad.
La velocidad de propagación de las ondas sonoras (que son mecánicas) es
de 340 m/s en el aire. La velocidad de propagación de las ondas
radioeléctricas (ondas de radio u electromagnéticas) es la misma que la de la
luz: 300.000 km/s aproximadamente.
La audición
La audición son los procesos psico-fisiológicos proporcionan al hombre la
capacidad de oír.
Más allá de las ondas sonoras (física del sonido), el proceso de la audición
humana implica procesos fisiológicos, derivados de la estimulación de los
órganos de la audición, y procesos psicológicos, derivados del acto
consciente de escuchar un sonido.
Podemos dividir el sistema auditivo en dos partes:
* Sistema auditivo periférico (el oído), responsable de los procesos
fisiológicos que captan el sonido y lo envía al cerebro.
* Sistema auditivo central (nervios auditivos y cerebro), responsable de los
procesos psicológicos que conforman lo que se conoce como percepción
sonora.
Breve resumen del proceso de audición
* Para ver todo el proceso más detenidamente, acudir a los artículos
mencionados arriba.

8. En el hombre la capacidad de percibir sonidos, se realiza por medio del
oído. Anatómicamente el oído tiene tre partes: el oído externo, medio e
interno:
* El oído externo, está formado por el pabellón auricular oreja y el conducto
auditivo.
* El oído medio, incluye el tímpano, la cadena de huesecillos (martillo,
yunque y estribo), las cavidades mastoideas y la trompa de Eustaquio.
* El oído interno, consta de la ventana oval, cóclea o caracol, vestíbulo y
canales semicirculares.
El oido capta el sonido siguiente el siguiente proceso: La oreja capta las
ondas sonoras que se transmiten a través del conducto auditivo hasta el
tímpano. El tímpano es una membrana flexible que vibra cuando le llegan las
ondas sonoras, esta vibración llega a la cadena de huesecillos que amplifican
el sonido y lo transmite al oído interno a través de la ventana oval.
Finalmente las vibraciones “mueven” los dos líquidos que existen en la
coclea (perilinfa y endolinfa), deformando las células ciliadas existentes en el
interior. Estas células transforman las ondas sonoras en impulsos eléctricos
que llegan al nervio auditivo y de este nervio a la corteza auditiva que es el
órgano encargado de interpretar los sonidos.
Voz (fonología), La Voz como Sonido
La física ha establecido que para que exista sonido se requieren tres
elementos:
1. Un cuerpo que vibre
2. Un medio elástico que vibre (las ondas sonoras son mecánicas que se
propagan por la expansión y compresión del propio medio)
3. Una caja de resonancia que amplifique esas vibraciones, permitiendo que
sean percibidas por el oído.
La voz humana cumple con las tres condiciones señaladas:
1. El cuerpo elástico que vibra son las cuerdas vocales.
2. El medio elástico es el aire.
3. La caja de resonancia está formada por parte de la garganta, por la boca
y por la cavidad nasal.
El aparato fonador humano

9. El aparato fonador lo componen 3 grupos de órganos diferenciados:
1. Órganos de respiración (Cavidades infraglóticas: pulmones, bronquios y
tráquea).
2. Órganos de fonación (Cavidades glóticas: laringe, cuerdas vocales y
resonadores -nasal, bucal y faríngeo-).
3. Órganos de articulación (cavidad supraglóticas: paladar, lengua, dientes,
labios y glotis) .
Además, el correcto funcionamiento del aparato fonador lo controla el
sistema nervioso central, pues más allá de la mera fonología, está el
significante. Específicamente, se sabe que el control del habla se realiza en el
área de Broca situada en el hemisferio izquierdo de la corteza cerebral.
La sonoridad.-La sonoridad es una medida subjetiva de la intensidad con la
que un sonido es percibido por el oído humano. Es decir, la sonoridad es el
atributo que nos permite ordenar sonidos en una escala del más fuerte al
más débil.
La unidad que mide la sonoridad es el decibelio.
La sensación sonora de intensidad (sonoridad) se agudiza para sonidos
débiles, y disminuye para sonidos fuertes, lo que se debe a que la audición
humana no es lineal, sino logaritmica.
Llamamos umbral de audición a la intensidad mínima de sonido capaz de
impresionar el oído humano. Su valor se sitúa en 0 dB o 20 micropascales.
Llamamos umbral de dolor a la potencia o intensidad sonora a partir de la
cual el sonido produce en el oído sensación de dolor. Su valor medio se
sitúa en torno a los 110-130 dB o 100 Pascales.
También podríamos utilizar como unidad de medida el Microbar que es una
mil milésima parte de un Bar (magnitud utilizada para medir la presión
atmosférica: 1 Bar = 1.000 milibares). Sin embargo es poco práctica, dado
que el sonido ejerce en el aire una millonésima parte de presión respecto a
la presión atmosférica tomada como punto de equilibrio.
Normalmente, se utiliza la escala en decibelios por una razón obvia, es más
manejable utilizar una escala de 0 a 130 (producto de una relación
logarítmica) que una que va de la veinte millonésima parte de un pascal a
los 100 pascales (producto de una relación lineal).

10. La sonoridad depende de la intensidad de un sonido, pero también de su
frecuencia, amplitud (sonido) y de otras variables, como pueden ser la
sensibilidad del oído de quien escucha y de la duración del sonido.
Como la sonoridad no es una magnitud absoluta, lo que se hace es medir el
nivel de sonoridad, es decir, determinar cómo es de fuerte un sonido en
relación con otro. Para medir el nivel de sonoridad hay dos unidades: el
fonio y el sonio.
Acústica
La Acústica es la rama de la física que estudia el sonido, que es una onda
mecánica que se propaga a través de la materia, bien sea en estado
gaseoso, líquido o sólido, porque el sonido no se propaga en el vacío.
A efectos prácticos la acústica estudia la producción, transmisión,
almacenamiento, percepción o reproducción del sonido. Así son ramas de la
acústica:
* Acústica Física: análisis de los fenómenos sonoros mediante modelos
físicos y matemáticos.
* Acústica arquitectónica o Arquitectura acústica: tiene que ver tanto con
diseño de las propiedades acústicas de un local a efectos de fidelidad de la
escucha (salas de conciertos, teatros, etc.) como de las formas efectivas de
aislar del ruido los locales habitados.
* Psicoacústica: estudia la percepción del sonido en humanos, la capacidad
para localizar espacialmente la fuente, la calidad observada de los métodos
de compresión de audio, etc.
* Bioacústica: estudio de la audición animal (murciélagos, perros, delfines,
etc.)
* Acústica subacuática: relacionada sobre todo con la detección de objetos
mediante sonido sonar.
* Acústica musical: estudio de la producción de sonido en los instrumentos
musicales.
* Electroacústica: estudia el tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la
captación (micrófonos y estudios de grabación), procesamiento (efectos,
filtrado comprensión, etc.) amplificación, grabación, producción (altavoces)
etc.

11. * Acústica fisiológica: estudio del funcionamiento del aparato auditivo, desde
la oreja a la corteza cerebral.
* Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus
aplicaciones.
* Macroacústica: estudio de los sonidos extremadamente intensos, como el
de las explosiones, turborreactores, entre otros.
El oído humano
El oído es uno de los cinco sentidos del sistema
sensorial, que tiene la capacidad de percibir el
sonido (percepción sonora).
Anatomía del oído
En los mamíferos, el oído o sistema auditivo consta de tres partes.
Oído externo
Las ondas sonoras llegan al pabellón auricular y son dirigidas hacia el
conducto auditivo externo, donde resultan amplificadas a ciertas frecuencias.
Finalmente llegan a la membrana timpánica, a partir de la cual, las
vibraciones se transmiten por medio sólido.
Oído medio
Incluye la trompa de Eustaquio, un conducto que comunica directamente el
oído medio con la faringe, igualando la presión entre las dos bandas del
tímpano. Por otro lado también está formado por la cadena de huesecillos
conformada por el martillo, yunque y estribo, que son el camino de las
vibraciones mecánicas hacia la ventana oval, que es otra membrana que
provoca una vibración en el líquido contenido dentro del caracol. La cadena
de huesecillos transforma un estímulo del medio aéreo a un medio líquido a
través de la ventana oval.
Oído interno
La cóclea o caracol contiene el órgano de Corti, que en humanos consta de
entre 24.000 y 30.000 células ciliadas que descansan sobre la membrana
basilar. Las regiones de esta membrana vibran a distintas frecuencias
características (en humanos, entre 0.02 y 20 kHz aproximadamente), en
función de la distancia desde la ventana oval. Las células ciliadas se activan y

12. transmiten información nerviosa cuando vibra la parte de la membrana
basilar sobre la que se encuentran. Este es el principio fundamental de la
tonotopía (organización de las neuronas en los diversos núcleos del sistema
auditivo, en función de la frequencia del sonido al que responden mejor) del
sistema auditivo. Finalmente la información nerviosa llega al cerebro, cada
oído por separado.
Umbrales de la audición
Los umbrales o límites de la audición considerados estándar corresponden a
intensidades de 0 dB (umbral de audición a 120 dB (umbral de dolor) donde
ya hay una molestia o dolor físico.
El margen de frecuencias audibles oscila entre 20 a 20000 Hz.
A lo largo de todo este espectro de audiofrecuencias varía la sensación de
intensidad o sonoridad. Para determinar esta sonoridad se emplea el gráfico
de Fletcher-Munson (curvas isofónicas). La unidad de sonoridad es el fonio.
Sistema de protección
Tenemos dos músculos (estapedio y tensor del tímpano) que tensan o
relajan el tímpano y la cadena de huesecillos automáticamente, en función
de la intensidad del sonido, limitando la cantidad de energía transmitida
hasta la cóclea (cuyas células ciliadas son muy sensibles). El único
inconveniente de este sistema es el tiempo de adaptación, durante el cual el
oído puede padecer daños serios.
Además el canal auditivo externo puede segregar cerumen como barrera
protectora ante la llegada de sonidos fuertes.
Algunos fenómenos psicoacústicos
* Discriminación de frecuencias: En sonidos de frecuencias próximas, si uno
de ellos tiene más intensidad enmascara al otro (esto precisamente se
denomina enmascaramiento). En frecuencias próximas del mismo nivel,
percibimos una frecuencia intermedia denominada intertono.
* Audición binaural: La localización de los sonidos en el espacio se consigue
gracias al procesamiento por separado de la información de cada oreja y de
la posterior comparación de fase y nivel entre ambas señales. Tenemos más
desarrollado el sentido horizontal que el vertical de audición.
* Efecto Haas: No diferenciamos sonidos separados en el tiempo por menos

13. de 40-50 milisegundos. En este caso el primer sonido que se produce es el
que se percibe, y el segundo se oye como parte de éste. A partir de los 50
ms, ya se procesan como sonidos separados.
* Presbiacusia: Es la pérdida de audición con la edad.
Contenido
Apunte de ondas sonoras: Frecuencia. Amplitud. Intensidad. Timbre.
Velocidad del sonido. Refracción, reflexión e interferencias. Sensaciones de
tono. Ultrasonido. Tres tipos de sonido importantes.
SONIDO
Fenómeno físico que estimula el sentido del oído. En los seres humanos,
esto ocurre siempre que una vibración con frecuencia comprendida entre
unos 15 y 20.000 hercios llega al oído interno. El hercio (Hz) es una unidad
de frecuencia que corresponde a un ciclo por segundo. Estas vibraciones
llegan al oído interno transmitidas a través del aire, y a veces se restringe el
término sonido a la transmisión en este medio. Sin embargo, los físicos
modernos suelen extender el término a vibraciones similares en medios
líquidos o sólidos. Los sonidos con frecuencias superiores a unos 20.000 Hz
se denominan ultrasonidos.
Ondas
sónicas
Infrasónicas
Audibles
Ultrasónicas
f < 16 Hz
16 Hz < f < 20
kHz
f > 20 kHz
f = 1/t [f] = 1/[t] = s-1 = Hz
Este artículo se ocupa de este campo de la física en líneas generales. Para lo
relativo a la ciencia arquitectónica del diseño de estancias y edificios con
propiedades adecuadas de propagación y recepción del sonido. Para lo
relativo a la naturaleza del proceso fisiológico de la audición de sonidos y la
anatomía del mecanismo de audición en personas y animales. En cuanto a
las propiedades generales de la producción y propagación de ondas
vibracionales,entre ellas las ondas de sonido.
En general, las ondas pueden propagarse de forma transversal o
longitudinal. En ambos casos, sólo la energía y la cantidad de movimiento

14. del movimiento ondulatorio se propagan en el medio; ninguna parte del
propio medio se mueve físicamente a una gran distancia. Por ejemplo,
imaginemos que atamos firmemente una cuerda a un poste por un extremo,
la estiramos sin tensarla del todo y sacudimos el otro extremo. Una onda se
desplazará por la cuerda hacia el poste, donde se reflejará y volverá hacia la
mano. En realidad, ninguna parte de la cuerda se mueve longitudinalmente
hacia el poste,pero todas las partes de la cuerda se mueven
transversalmente. Este tipo de movimiento ondulatorio se denomina onda
transversal. Del mismo modo, si tiramos una piedra a un estanque, una serie
de ondas transversales se propaga desde el punto de impacto. Un corcho
que flote cerca de dicho punto se moverá hacia arriba y hacia abajo, es
decir, de forma transversal a la dirección del movimiento ondulatorio, pero
apenas mostrará movimiento longitudinal. En cambio, una onda de sonido
es una onda longitudinal. A medida que la energía del movimiento
ondulatorio se propaga alejándose del centro de la perturbación, las
moléculas de aire individuales que transmiten el sonido se mueven hacia
delante y hacia atrás, de forma paralela a la dirección del movimiento
ondulatorio. Por tanto, una onda de sonido es una serie de compresiones y
enrarecimientos sucesivos del aire. Cada molécula individual transmite la
energía a las moléculas vecinas, pero una vez que pasa la onda de sonido,
las moléculas permanecen más o menos en la misma posición.
CARACTERISTICAS FISICAS
Cualquier sonido sencillo, como una nota musical, puede describirse en su
totalidad especificando tres características de su percepción: el tono, la
intensidad y el timbre. Estas características corresponden exactamente a tres
características físicas: la frecuencia, la amplitud y la composición armónica o
forma de onda. El ruido es un sonido complejo, una mezcla de diferentes
frecuencias o notas sin relación armónica.
Frecuencia
Existen distintos métodos para producir sonido de una frecuencia deseada.
Por ejemplo, un sonido de 440 Hz puede crearse alimentando un altavoz
con un oscilador sintonizado a esa frecuencia. También puede interrumpirse
un chorro de aire mediante una rueda dentada con 44 dientes que gire a 10

15. revoluciones por segundo; este método se emplea en las sirenas. Los
sonidos de un altavoz y una sirena de la misma frecuencia tendrán un
timbre muy diferente, pero su tono será el mismo, equivalente al la situado
sobre el do central en un piano. El siguiente la del piano, la nota situada una
octava por encima, tiene una frecuencia de 880 Hz. Las notas situadas una y
dos octavas por debajo tienen frecuencias de 220 y 110 Hz respectivamente.
Por definición, una octava es el intervalo entre dos notas cuyas frecuencias
tienen una relación de uno a dos.
Una ley fundamental de la armonía afirma que dos notas separadas por una
octava producen una combinación eufónica cuando suenan
simultáneamente. Cuando el intervalo es de una quinta o de una tercera
mayor, la combinación es progresivamente menos eufónica. En física, un
intervalo de una quinta implica que la relación de las frecuencias de ambas
notas es de tres a dos; en una tercera mayor, la relación es de cinco a
cuatro. La ley de la armonía afirma que dos o más notas producen un
sonido eufónico al sonar de forma simultánea si la relación entre sus
frecuencias corresponde a números enteros pequeños; si las frecuencias no
presentan dichas relaciones, se produce una disonancia. En un instrumento
de tonos fijos, como un piano, no es posible establecer las notas de forma
que todas estas relaciones sean exactas, por lo que al afinarlo es necesario
un cierto compromiso de acuerdo con el sistema de tonos medios o escala
temperada.
Amplitud
La amplitud de una onda de sonido es el grado de movimiento de las
moléculas de aire en la onda, que corresponde a la intensidad del
enrarecimiento y compresión que la acompañan. Cuanto mayor es la
amplitud de la onda, más intensamente golpean las moléculas el tímpano y
más fuerte es el sonido percibido. La amplitud de una onda de sonido
puede expresarse en unidades absolutas midiendo la distancia de
desplazamiento de las moléculas del aire, o la diferencia de presiones entre
la compresión y el enrarecimiento, o la energía transportada. Por ejemplo, la
voz normal presenta una potencia de sonido de aproximadamente una
cienmilésima de vatio. Sin embargo, todas esas medidas son muy difíciles de

16. realizar, y la intensidad de los sonidos suele expresarse comparándolos con
un sonido patrón; en ese caso, la intensidad se expresa en decibelios.
Intensidad
La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad, que
es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección
de propagación. En el caso de ondas esféricas que se propagan desde una
fuente puntual, la intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia, suponiendo que no se produzca ninguna pérdida de energía
debido a la viscosidad, la conducción térmica u otros efectos de absorción.
Por ejemplo,en un medio perfectamente homogéneo, un sonido será nueve
veces más intenso a una distancia de 100 metros que a una distancia de 300
metros. En la propagación real del sonido en la atmósfera, los cambios de
propiedades físicas del aire como la temperatura, presión o humedad
producen la amortiguación y dispersión de las ondas sonoras, por lo que
generalmente la ley del inverso del cuadrado no se puede aplicar a las
medidas directas de la intensidad del sonido.
Timbre
Si se toca el la situado sobre el do central en un violín, un piano y un
diapasón, con la misma intensidad en los tres casos, los sonidos son
idénticos en frecuencia y amplitud, pero muy diferentes en timbre. De las
tres fuentes, el diapasón es el que produce el tono más sencillo, que en este
caso está formado casi exclusivamente por vibraciones con frecuencias de
440 Hz. Debido a las propiedades acústicas del oído y las propiedades de
resonancia de su membrana vibrante, es dudoso que un tono puro llegue al
mecanismo interno del oído sin sufrir cambios. La componente principal de
la nota producida por el piano o el violín también tiene una frecuencia de
440 Hz. Sin embargo, esas notas también contienen componentes con
frecuencias que son múltiplos exactos de 440 Hz, los llamados tonos
secundarios, como 880, 1.320 o 1.760 Hz. Las intensidades concretas de esas
otras componentes, los llamados armónicos, determinan el timbre de la
nota.

17. VELOCIDAD DEL SONIDO
La frecuencia de una onda de sonido es una medida del número de
vibraciones por segundo de un punto determinado. La distancia entre dos
crestas sucesivas de la onda se denomina longitud de onda. El producto de
la longitud de onda y la frecuencia es igual a la velocidad de propagación
de la onda, que es la misma para sonidos de cualquier frecuencia (cuando el
sonido se propaga por el mismo medio a la misma temperatura). Por
ejemplo, la longitud de onda del la situado sobre el do central es de unos
78,2 cm, y la del la situado por debajo del do central es de unos 156,4
centímetros.
La velocidad de propagación del sonido en aire seco a una temperatura de 0
°C es de 331,6 m/s. Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad del
sonido; por ejemplo, a 20 °C, la velocidad es de 344 m/s. Los cambios de
presión a densidad constante no tienen prácticamente ningún efecto sobre
la velocidad del sonido. En muchos otros gases, la velocidad sólo depende
de su densidad. Si las moléculas son pesadas, se mueven con más dificultad,
y el sonido avanza más despacio por el medio. Por ejemplo, el sonido
avanza ligeramente más deprisa en aire húmedo que en aire seco, porque el
primero contiene un número mayor de moléculas más ligeras. En la mayoría
de los gases, la velocidad del sonido también depende de otro factor, el
calor específico, que afecta a la propagación de las ondas de sonido.
Generalmente, el sonido se mueve a mayor velocidad en líquidos y sólidos
que en gases. Tanto en los líquidos como en los sólidos, la densidad tiene el
mismo efecto que en los gases; la velocidad del sonido varía de forma
inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la densidad. La velocidad
también varía de forma proporcional a la raíz cuadrada de la elasticidad. Por
ejemplo, la velocidad del sonido en agua es de unos 1.500 m/s a
temperaturas ordinarias,pero aumenta mucho cuando sube la temperatura.
La velocidad del sonido en el cobre es de unos 3.500 m/s a temperaturas
normales y decrece a medida que aumenta la temperatura (debido a la
disminución de la elasticidad). En el acero, más elástico, el sonido se
desplaza a unos 5.000 m/s; su propagación es muy eficiente.

18. REFRACCION, REFLEXION E INTERFERENCIAS
El sonido avanza en línea recta cuando se desplaza en un medio de
densidad uniforme. Sin embargo, igual que la luz, el sonido está sometido a
la refracción, es decir, la desviación de las ondas de sonido de su trayectoria
original. En las regiones polares, por ejemplo, donde el aire situado cerca del
suelo es más frío que el de las capas más altas, una onda de sonido
ascendente que entra en la región más caliente, donde el sonido avanza a
más velocidad, se desvía hacia abajo por la refracción. La excelente
recepción del sonido a favor del viento y la mala recepción en contra del
viento también se deben a la refracción. La velocidad del aire suele ser
mayor en las alturas que cerca del suelo; una onda de sonido ascendente
que avanza a favor del viento se desvía hacia el suelo, mientras que una
onda similar que se mueve en contra del viento se desvía hacia arriba, por
encima de la persona que escucha.
El sonido también se ve afectado por la reflexión, y cumple la ley
fundamental de que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
Un eco es el resultado de la reflexión del sonido. El sonar se basa en la
reflexión de los sonidos propagados en agua. Una bocina es un tubo cónico
que forma un haz de ondas de sonido reflejando algunos de los rayos
divergentes en los lados del tubo. Un tubo similar puede recoger ondas de
sonido si se dirige el extremo ancho hacia la fuente de sonido.
El sonido también experimenta difracción e interferencia. Si el sonido de una
única fuente llega a un oyente por dos trayectorias diferentes (por ejemplo,
una directa y otra reflejada), los dos sonidos pueden reforzarse; sin embargo,
si están fuera de fase pueden interferir de forma que el sonido resultante
sea menos intenso que el sonido directo sin reflexión. Las trayectorias de
interferencia son distintas para sonidos de diferentes frecuencias, con lo que
la interferencia produce distorsión en sonidos complejos. Dos sonidos de
distintas frecuencias pueden combinarse para producir un tercer sonido cuya
frecuencia es igual a la suma o diferencia de las dos frecuencias originales.
Sensaciones de tono
Si se practica una audimetría a una persona joven normal, se comprueba
que su oído es sensible a todos los sonidos entre 15-20 hercios y 15.000-

19. 20.000 hercios. El oído de las personas mayores es menos agudo, sobre todo
en las frecuencias más elevadas. El oído es especialmente sensible en la
gama que va desde el la situado por encima del do central hasta el la que
está cuatro octavas por encima; en esa zona, una persona puede percibir un
sonido cientos de veces más débil que una octava por encima o dos octavas
por debajo. El grado en que un oído sensible puede distinguir entre dos
notas puras que difieran ligeramente en intensidad o frecuencia varía en los
diferentes rangos de intensidad y frecuencia de los tonos. En sonidos de
intensidad moderada situados en el rango de frecuencia para el que el oído
es más sensible (1 y 2 kHz aproximadamente), es posible distinguir una
diferencia de intensidad de un 20% (1 decibelio, o dB) y una diferencia en
frecuencia de un 0,33% (alrededor de una vigésima de nota). En este mismo
rango, la diferencia entre el sonido más tenue que puede oírse y el sonido
más fuerte que puede distinguirse como tal sonido (los sonidos más fuertes
se ´sienten´, o perciben, como estímulos dolorosos) es de unos 120
decibelios: una diferencia de intensidad de aproximadamente un billón de
veces.
Todas estas pruebas de sensibilidad se refieren a tonos puros, como los
producidos por un oscilador electrónico. Incluso para esos tonos puros, el
oído es imperfecto. Dos notas con frecuencia idéntica pero una gran
diferencia de intensidad pueden aparentar una ligera diferencia de tono. Más
importante resulta la diferencia en las intensidades relativas aparentes en las
distintas frecuencias. A intensidades altas, el oído es aproximadamente igual
de sensible a la mayoría de las frecuencias, pero a bajas intensidades el oído
es mucho más sensible a las frecuencias medias que a las extremas. Por
tanto, un equipo de reproducción de sonido que funciona perfectamente
parecerá no reproducir las notas más graves y agudas si se reduce mucho la
intensidad.
ULTRASONIDO
Rama de la física que se ocupa de las ondas de sonido de alta frecuencia,
generalmente por encima de 20.000 hercios (Hz), es decir, más allá de las
frecuencias audibles. No hay que confundirla con la supersónica, que trata
de los fenómenos asociados al movimiento de un objeto sólido a

20. velocidades superiores a la del sonido. Los generadores ultrasónicos
modernos pueden producir frecuencias de varios gigahercios (1 gigahercio,
abreviado GHz, equivale a 1.000 millones de hercios) convirtiendo corrientes
eléctricas alternas en oscilaciones mecánicas. La detección y medida de
ondas ultrasónicas se lleva a cabo fundamentalmente mediante receptores
piezoeléctricos o por medios ópticos, ya que estas ondas pueden hacerse
visibles a través de la difracción de la luz.
La ultrasónica tiene muchas aplicaciones en diferentes campos de la física, la
química, la tecnología y la medicina. Las ondas ultrasónicas se emplean
desde hace tiempo en dispositivos de detección y comunicación llamados
sonares, de gran importancia en la navegación actual y en la guerra
submarina. Entre las aplicaciones de la ultrasónica están la determinación de
propiedades de la materia como la compresibilidad o la elasticidad. Los
ultrasonidos también se emplean para producir emulsiones, como la leche
homogeneizada o las de las películas fotográficas, y para detectar fallos en
materiales industriales. Los ultrasonidos con frecuencias de gigahercios
pueden utilizarse en "microscopios acústicos" que pueden visualizar detalles
de sólo 1 micrómetro (una millonésima de metro). Las ondas acústicas de
superficie con frecuencias ultrasónicas son un componente importante de los
dispositivos electrónicos de control.
En medicina, los ultrasonidos se emplean como herramienta de diagnóstico,
para destruir tejido enfermo y para reparar tejidos dañados. Las ondas
ultrasónicas se han empleado para tratar afecciones como bursitis, diferentes
tipos de artritis reumática, gota o lesiones musculares, y también para
destruir cálculos renales. Como herramienta de diagnóstico, los ultrasonidos
son frecuentemente más reveladores que los rayos X, que no son tan útiles
para detectar las sutiles diferencias de densidad que aparecen en ciertas
formas de cáncer; también se emplean con mucha frecuencia para producir
imágenes del feto durante el embarazo. Cuando las ondas ultrasónicas
atraviesan un tejido, se ven más o menos reflejadas según la densidad y
elasticidad del tejido. Con un bisturí ultrasónico, un cirujano puede realizar
una incisión más fina que con un escalpelo convencional. Este tipo de
técnicas se ha empleado para operaciones delicadas en el cerebro y el oído.

21. En fisioterapia se han utilizado con éxito dispositivos diatérmicos en los que
se emplean ondas ultrasónicas para producir calor interno como resultado
de la resistencia de los tejidos a las ondas.
Tres tipos de sonido importantes
En la voz, la música y el ruido, es raro escuchar un tono puro. Una nota
musical contiene, además de la frecuencia fundamental, tonos más agudos
que son armónicos de la misma. La voz contiene una mezcla compleja de
sonidos, de los que algunos (pero no todos) guardan una relación armónica
entre sí. El ruido está formado por una mezcla de muchas frecuencias
diferentes dentro de un determinado rango; por tanto, puede compararse
con la luz blanca,que se compone de una mezcla de luces de los distintos
colores. Los distintos ruidos se distinguen por sus diferentes distribuciones
de energía en los distintos rangos de frecuencias.
Cuando se transmite al oído un tono musical que contiene determinados
armónicos del tono fundamental, pero carece de otros armónicos o del
propio tono fundamental, el oído forma diferentes ´batidos´ o pulsaciones
cuya frecuencia es la suma o la diferencia de los sonidos originales, con lo
que producen los armónicos que faltan o el tono fundamental que no figura
en el sonido original. Estas notas también son armónicos de la nota
fundamental original. Esta respuesta incorrecta del oído puede ser útil. Por
ejemplo, un equipo reproductor de sonido sin un altavoz grande no puede
producir sonidos de tono más grave que el do situado dos octavas por
debajo del do central; sin embargo, el oído de una persona que escuche ese
equipo puede proporcionar la nota fundamental a partir de las frecuencias
de batido de sus armónicos. Otra imperfección del oído ante los sonidos
ordinarios es la incapacidad de oír notas de alta frecuencia cuando existen
sonidos de baja frecuencia de intensidad considerable. Este fenómeno se
denomina enmascaramiento.
En general, para que se entienda el habla y se comprenda satisfactoriamente
un tema musical basta reproducir las frecuencias entre 250 y 3.000 Hz, el
rango de frecuencias de un teléfono normal. Sin embargo, algunos sonidos
(como la zeta) requieren frecuencias de hasta 6.000 Hz. Sin embargo, para
que el efecto sea natural hay que reproducir el rango que va

22. aproximadamente de 100 a 10.000 Hz. Los sonidos generados por unos
pocos instrumentos musicales sólo pueden reproducirse con naturalidad con
frecuencias algo más bajas, y algunos ruidos necesitan frecuencias más altas.
Autor: Ricardo Santiago Netto.