Este documento presenta un taller sobre acústica impartido por Paola Guerrero y Valentina Sabogal a estudiantes de grado 11 en la Ciudadela Educativa José María Córdoba en Córdoba, Quindío en 2015. Explica conceptos básicos de acústica como la definición de sonido, las propiedades del sonido como intensidad, tono y timbre, las fuentes sonoras, la velocidad del sonido y el efecto Doppler. También describe el funcionamiento del oído humano y la producción de la voz humana.

1. TALLER
PAOLA GUERRERO
VALENTINA SABOGAL
CIUDADELA EDUCATIVA JOSE MARIA CORDOBA
CORDOBA-QUINDIO
2015

2. TALLER
Presentado por: Paola Guerrero
Valentina Sabogal
Presentado A: Norberto Antonio Morales
Metería: Física
Grado: 11°A
CIUDADELA EDUCATIVA JOSE MARIA CORDOBA
CORDOBA-QUINDIO
2015

3. TALLER
¿QUE ESTUDIA LA ACÚSTICA?
La acústica es una rama de la física interdisciplinaria que estudia
el sonido, infrasonido y ultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a
través de la materia (tanto sólida como líquida o gaseosa) (no pueden propagarse
en el vacío) por medio de modelos físicos y matemáticos. A efectos prácticos, la
acústica estudia la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o
reproducción del sonido. La ingeniería acústica es la rama de la ingeniería que
trata de las aplicaciones tecnológicas de la acústica.
DEFINICION DE SONIDO
El sonido en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma
de ondas elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro
medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.
La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de
materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de un medio
elástico sólido, líquido o gaseoso. Entre los más comunes se encuentran el aire y
el agua. No se propagan en el vacío, al contrario que las ondas electromagnéticas.
Si las vibraciones se producen en la misma dirección en la que se propaga el
sonido, se trata de una onda longitudinal y si las vibraciones son perpendiculares a
la dirección de propagación es una onda transversal.
VELOCIDAD DEL SONIDIO
La velocidad del sonido es la dinámica de propagación de las ondas sonoras. En
la atmósfera terrestre es de 343 m/s (a 20 °C de temperatura, con 50 % de
humedad y a nivel del mar). La velocidad del sonido varía en función del medio en
el que se trasmite. Dado que la velocidad del sonido varía según el medio, se
utiliza el número Mach 1 para indicarla. Así un cuerpo que se mueve en el aire a
Mach 2 avanza a dos veces la velocidad del sonido en esas condiciones,
independientemente de la presión del aire o su temperatura.

4. CUALIDADES DEL SONIDO
Desde el punto de vista de la percepción del sonido por el ser humano los sonidos
se caracterizan por su intensidad, tono y timbre.
Intensidad
La intensidad o el volumen es la cualidad que nos permite clasificar los sonidos en
fuertes o débiles y está relacionada directamente con la magnitud física
“Intensidad de la onda” que es la cantidad de energía que transporta la onda por
unidad de superficie y unidad de tiempo.
Tono
El tono es una cualidad del sonido que nos permite clasificar los sonidos en altos y
graves y está relacionada directamente con la magnitud física “frecuencia”. Los
sonidos graves son los de frecuencia baja y los sonidos altos son los de gran
frecuencia.

5. Timbre
El timbre nos permite distinguir dos sonidos de la misma intensidad y la misma
frecuencia. Por ejemplo nos permite distinguir el sonido de una trompeta y un
violín aunque emitan la misma nota con la misma intensidad.
En general, los sonidos no son de una sola frecuencia, los sonidos suelen tener
una onda principal que va acompañada de otras ondas de menor amplitud
llamadas armónicas cuya frecuencia es múltiplo de la onda principal; la suma de
esas ondas da lugar a una onda que tiene una forma determinada. El timbre está
relacionado con la forma de la onda.
A continuación puedes ver dos representaciones de ondas de la misma frecuencia
principal pero que se diferencian por su forma, es decir se diferencian en los
armónicos y por ello si los escucháramos podríamos distinguir los dos sonidos,
pues tienen distinto timbre.

6. FUENTES SONORAS
Es todo cuerpo vibrante capaz de producir ondas elásticas en el medio que lo
rodea. Como son cuerdas y tubos sonoros
Cuerdas Sonoras: Cuando se hace que vibre la cuerda, se producen en ellas
ondas estacionarias debidas a la interferencia que tiene lugar, entre ondas que
avanzan en sentidos opuestos, con la particularidad de que cada uno de los
extremos se encuentra un nodo; y en la parte central de la cuerda se forma un
vientre .
Ecuación de la frecuencia del sonido producido por una cuerda
fn = n v / 2L
Donde n es el armónico, v la velocidad y L es la longitud de onda
Tubos sonoros: Son cavidades que contienen aire y producen sonidos al hacer
vibrar las moléculas encerradas. Existen dos tipos de tubos los abiertos y los
cerrados.
Tubos abiertos: fn = n.v / 2L
Tubos cerrados: fn = n.v / 4L
Se denomina fuente sonora al proceso mediante el cual un sonido es manipulado
para generar en el oyente la sensación de estar moviéndose en un
espacio real ovirtual.

7. EFECTO DOPPLER
El efecto Doppler es un fenómeno físico donde un aparente cambio de frecuencia
de onda es presentado por una fuente de sonido con respecto a su observador
cuando esa misma fuente se encuentra en movimiento. Este fenómeno lleva el
nombre de su descubridor, Christian Andreas Doppler, un matemático y físico
austríaco que presentó sus primeras teorías sobre el asunto en 1842.
l efecto Doppler no es simplemente funcional al sonido, sino también a otros tipos
de ondas, aunque los humanos tan solo podemos ver reflejado el efecto en la
realidad cuando se trata de ondas de sonido.
El efecto Doppler es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por
el movimiento relativo de la fuente en relación a su observador. Si queremos
pensar en un ejemplo de esto es bastante sencillo.
Seguramente más de una vez hayas escuchado la sirena de un coche policía o de
una ambulancia pasar frente a ti. Cuando el sonido se encuentra a mucha
distancia y comienza a acercarse es sumamente agudo hasta que llega a
nosotros.
CHARLY
WHISKY/WIKIMEDIA
Cuando se encuentra muy cerca nuestro el sonido se hace distinto, lo escuchamos
como si el coche estuviera parado. Luego cuando continúa su viaje y se va
alejando lo que escuchamos es un sonido mucho más grave.
Esto ocurre ya que las ondas aparentan comenzar a juntarse al mismo tiempo que
el coche se dirige hacia una dirección. La imagen de abajo explica mejor esta idea
sobre las ondas y la velocidad de los coches.

8. EL OIDO HUMANO
El funcionamiento del oído inicia cuando el sonido es captado por el pabellón de la
oreja que tiene la forma adecuada para brindar una mayor superficie de recepción,
pasa por el conducto auditivo externo, donde concentra las ondas, y las lleva al
tímpano. Como el tímpano está tensado, vibra lentamente con los tonos bajos y
rápidamente, con los tonos altos; luego, en el oído medio se amplifica la vibración
producida en el tímpano, gracias a los tres huesecillos (martillo, yunque y estribo).
La vibración se transmite a la ventana oval del oído interno. Como esta ventana es
30 veces menor que el tímpano, se produce un aumento de presión.
En el oído interno que está lleno de líquido, la fuerza que el estribo ejerce sobre la
ventana oval del caracol se convierte en ondas de presión hidráulica, que dentro
del caracol, se transforman en impulsos nerviosos y, finalmente, se transmiten al
cerebro por medio del nervio acústico. El cerebro procesa e interpreta esa
información como sonidos identificables y localizables.
Cuando el oído se expone a un ruido muy intenso se contraen dos grupos de
músculos, uno de ellos limita la capacidad de vibrar del martillo y el otro aleja el
estribo de la ventana oval. Este proceso tarda 50 milisegundos por lo que no
puede proteger al oído contra cambios violentos de volumen. Los sonidos de muy

9. alta frecuencia causan pérdida de sensibilidad auditiva porque dañan las células
del oído interno, las cuales no se regeneran.
El ser humano puede percibir frecuencias que van de 20 Hz (vibraciones por
segundo) a 20.000 Hz. La percepción del sonido más sensible es de una
frecuencia cercana a los 3.000 Hz. En la figura 5, se puede observar el intervalo
de frecuencias audibles para cada intensidad sonora percibida por el oído. A los
niveles mínimos de intensidad que el oído capta, se les llama umbral de audición y
a los niveles máximos de audición se les llama umbral de dolor.
La capacidad auditiva se va deteriorando con la edad. La mayoría de la gente de
30 años o más no oye frecuencias de más de 15.000 Hz, a los 50 años el límite
desciende a los 12.000 Hz y a los 70 años baja a 6.000 Hz, es decir, por debajo
del límite superior de la conversación normal.
Estudios audio métricos realizados a personas que han sido sometidas a altos
niveles de ruido, durante largo tiempo, revelan una pérdida de agudeza auditiva en
frecuencias altas (entre 3.000 Hz y 6.000 Hz) y, en particular, alrededor de los
4.000 Hz. La pérdida se amplía con el tiempo hasta afectar frecuencias entre los
500 Hz y los 2.000 Hz.
En la siguiente figura se observan los resultados del efecto causado por la
exposición prolongada de una persona al ruido en función del tiempo de
exposición, tomando como referencia un nivel medio de 99 dB.

10. LA VOZ HUMANA
En el hombre la voz se forma por ondas sonoras producidas en la laringe que al
atravesar las cuerdas vocales las hace vibrar. El pecho, la garganta y la cavidad
de la boca hacen el papel de resonador.
La producción del habla se puede considerar en las dos etapas siguientes:
 Producción del sonido audible: en esta etapa el aire es expulsado desde los
pulmones, asciende por la tráquea y sale por la nariz y por la boca. El flujo
de aire es controlado por las cuerdas vocales (cartílagos ubicados entre la
tráquea y la faringe).
Cuando se quiere emitir un sonido, el aire procedente de los pulmones es
forzado a través de la glotis durante la espiración y hace vibrar las cuerdas
vocales; luego, la presión del aire aumenta debajo de las cuerdas, el aire
pasa a través de ellas, se reduce la presión, las cuerdas se cierran y
comienza el proceso. Se genera así una serie de vibraciones cuya
frecuencia depende de la tensión y de la masa de las cuerdas. En esta fase
se producen ondas periódicas compuestas por varios armónicos con
amplitudes aproximadamente iguales.

11.  Articulación del sonido para producir el fonema: la articulación tiene lugar
en la faringe y en las cavidades oral y nasal. El tamaño y la forma de estas
cavidades se controlan por medio de la posición de la lengua, los labios y el
velo del paladar: para cada tamaño y forma, la cavidad resuena a diferentes
frecuencias. Aunque ninguno de los armónicos producidos por las cuerdas
vocales tenga frecuencia igual a una de las frecuencias características de la
cavidad, esta resuena a frecuencias cercanas. Este hecho determina el
timbre de la voz de cada persona.
Debido a que los sonidos producidos por las cuerdas vocales son muy
débiles, es necesario amplificarlos. En esta parte intervienen los
resonadores nasal, bucal y faríngeo, los cuales aumentan la frecuencia de
algunos sonidos y disminuyen la de otros. Una vez sale el sonido de los
resonadores, es acoplado por los articuladores (paladar, lengua, dientes,
labios y glotis) quienes al adquirir determinadas posiciones trasforman el
sonido en palabras, frases, etc.

12. LA BIOACUSTICA Y EL ESTUDIO Y CONSERVACION DE LOS ANIMALES
Muchos insectos, aves, reptiles, mamíferos peces, emiten sonido para
comunicarse. La bioacústica estudia la producción y la recepción de estos sonidos
sus características, su uso en comportamiento reproductivo y territorial, entre
otros. Analizando estos sonidos se pueden identificar y monitorear diferentes
especies, estimar la diversidad de un área determinada y estudia los animales
nocturnos. A demás, con la bioacústica, a diferencia de otros métodos, no es
necesario capturar los animales para detectarlos, evitándoles así serios riesgos de
leccionarse. El estudio de la comunicación sonares comenzó en los años sesenta
cuando se inventaron la grabadora, portátiles. Sin embargo, la bioacustica se
desarrolló hasta hacer poco con la invención de micrófonos muy potentes y
precisos y pilas muy ligeras y durables. Con esto es posible recorrer los bosques
durante periodos prolongados en busca de sonidos.