ACUSTICA

 

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.

Las secciones dónde se estudia la acústica son:

• Sonido

El sonido y su propagación

• Las ondas que se propagan a lo largo de un muelle como consecuencia de una compresión longitudinal del mismo constituyen un modelo de ondas mecánicas que se asemeja bastante a la forma en la que el sonido se genera y se propaga. Las ondas sonoras se producen también como consecuencia de una compresión del medio a lo largo de la dirección de propagación. Son, por tanto, ondas longitudinales.
• CUALIDADES DEL SONIDO
• El oído es capaz de distinguir unos sonidos de otros porque es sensible a las diferencias que puedan existir entre ellos en lo que concierne a alguna de las tres cualidades que caracterizan todo sonido y que son la intensidad, el tono y el timbre. Aun cuando todas ellas se refieren al sonido fisiológico, están relacionadas con diferentes propiedades de las ondas sonoras.
• Una onda sonora es una onda longitudinal por donde viaja el sonido. Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasiperiódica.
• Las variaciones de presión, humedad o temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada molécula transmite la vibración a la de su vecina, provocando un movimiento en cadena. Esos movimientos coordinados de millones de moléculas producen las denominadas ondas sonoras, que producen en el oido humano una sensación descrita como sonido.

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• Onda sonora
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Propagación en medios

• Las ondas sonoras se desplazan también en tres dimensiones y sus frentes de onda en medios isótropos son esferas concéntricas que salen desde el foco de la perturbación en todas las direcciones. Por esto son ondas esféricas. Los cambios de presión p que tienen lugar al paso de una onda sonora tridimensional de frecuencia ν y longitud de onda λ en un medio isótropo y en reposo vienen dados por la ecuación diferencial:
• Ondas sonoras generadas por un avión que posee una velocidad menor e igual a la del sonido.
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• Sonoridad

• La sonoridad es el atributo que nos permite ordenar sonidos en una escala del más fuerte al más débil.
• La sonoridad (en inglés = "loudness") es un atributo vinculado a la intensidad del sonido. No obstante, como vimos cuando estudiamos el umbral de audibilidad, la sonoridad no depende sólo de la intensidad de un sonido, sino también de su frecuencia. Más allá de ello, la sonoridad depende también de otras variables, como pueden ser el ancho de banda, el contenido de frecuencias y la duración del sonido.
• Nivel de sonoridad
• Una forma práctica de abordar el problema de la sonoridad es medir el nivel de sonoridad, es decir, determinar cuándo un sonido es igual de fuerte que otro.
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  • El batimiento es un fenómeno acústico que se genera al interferirse entre sí dos ondas sinusoidales con frecuencias ligeramente distintas. La frecuencia de batimiento es igual a la mitad de la diferencia de las frecuencias de las dos ondas originarias: f_bat = |(f₁ - f₂)| / 2
  • Si las frecuencias de las ondas son muy cercanas (batimiento lento), se oye un trémolo (fluctuación periódica en la intensidad del sonido), mientras que si la frecuencia del batimiento se encuentra dentro del registro audible (batimiento rápido) se percibe un nuevo sonido de esa misma frecuencia, y baja intensidad.
  • Un ejemplo familiar de batimiento es el que se produce al pulsar dos cuerdas de guitarra de frecuencias parecidas, efecto utilizado habitualmente para afinarlas

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• Batimiento

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• Propagación del sonido

La velocidad de propagación de la onda sonora (velocidad del sonido) depende de las características del medio en el que se transmite dicha propagación; presión, temperatura, humedad, entre otros. y una 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. Existe una ecuación generada por Newton y posteriormente modificada por Laplace que nos permite obtener la velocidad del sonido en el aire teniendo en cuenta la variable de la temperatura..

• En el agua(a 35 °C) es de 1.493 m/s (a 20 °C) es de 1498 m/s.
• En la madera es de 3.700 m/s.
• En el hormigón es de 4.000 m/s.
• En el acero es de 5.100 m/s.
• En el aluminio es de 3.400 m/s

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• Velocidad del sonido
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• La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas sonoras. En la atmósfera terrestre es de 343 m/s (a 20 °C de temperatura). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite.
• 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. Su propagación en un medio puede servir para estudiar algunas propiedades de dicho medio de transmisión.

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• Efecto Doppler

• El efecto Doppler, llamado así por el austríaco Christian Andreas Doppler, es el aparente cambio de frecuencia de una onda producido por el movimiento relativo entre la fuente, el emisor y/o el medio. Doppler propuso este efecto en 1842 en su tratado Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels (Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros astros).
• El científico neerlandés Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot investigó esta hipótesis en 1845 para el caso de ondas sonoras y confirmó que el tono de un sonido emitido por una fuente que se aproxima al observador es más agudo que si la fuente se aleja. Hippolyte Fizeau descubrió independientemente el mismo fenómeno en el caso de ondas electromagnéticas en 1848. En Francia este efecto se conoce como "efecto Doppler-Fizeau" y en los Países Bajos como el "efecto Doppler-Gestirne".
• Un micrófono inmóvil registra las sirenas de los policías en movimiento en diversos tonos dependiendo de su dirección relativa.
• En el caso del espectro visible de la radiación electromagnética, si el objeto se aleja, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas, desplazándose hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul. Esta desviación hacia el rojo o el azul es muy leve incluso para velocidades elevadas, como las velocidades relativas entre estrellas o entre galaxias, y el ojo humano no puede captarlo, solamente medirlo indirectamente utilizando instrumentos de precisión como espectrómetros. Si el objeto emisor se moviera a fracciones significativas de la velocidad de la luz, cuando el cuerpo sí seria apreciable de forma directa la variación de longitud de onda.
• Sin embargo hay ejemplos cotidianos de efecto Doppler en los que la velocidad a la que se mueve el objeto que emite las ondas es comparable a la velocidad de propagación de esas ondas. La velocidad de una ambulancia (50 km/h) puede parecer insignificante respecto a la velocidad del sonido al nivel 8, sin embargo se trata de aproximadamente un 4% de la velocidad del sonido, fracción suficientemente grande como para provocar que se aprecie claramente el cambio del sonido de la sirena desde un tono más agudo a uno más grave, justo en el momento en que el vehículo pasa al lado del observador.

FUENTES PRINCIPALES DE NIVELES DE RUIDO URBANO.

Determinar de forma fehaciente las posibles fuentes de ruido urbano conlleva un trabajo minucioso de campo, consistente en ir tomando apuntes de aquellas causas que, a juicio de los técnicos, actúan en el origen de los niveles de ruido que se estaban produciendo.

Aquellas causas aleatorias y puntuales se contabilizan individualmente, como puede ser el ejemplo del paso de una ambulancia, la activación de una alarma de coche o de un local comercial o el paso de los servicios de limpieza nocturna.

Las causas más estables y continuas se contabilizaron según unos criterios previamente establecidos por el equipo de muestreo de campo. En el caso del nivel de tráfico se determinan cuatro posibles niveles:

• Nivel alto de tráfico.
• Nivel medio de tráfico.
• Nivel bajo de tráfico.
• Nivel muy bajo o sin tráfico.

También se tuvieron en cuenta las posibles variaciones por el estado atmosférico y climatológico durante el periodo de medida.

Las fuentes más frecuentes de los niveles de ruido que se han tenido presentes en la valoración realizada, las representamos porcentualmente a continuación:

 

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• COMENTARIOS

Existen herramientas que podemos utilizar en nuestras investigaciones sonoras, el oído humano debe ser nuestro guía constante y el más fiable testigo de los resultados obtenidos. el oído humano es tan sensible como cualquier mecanismo de laboratorio, y también, se une a los mejores dispositivos de información para clasificar y correlacionar los resultados de los Estudios, la acústica musical, el oído es el mejor juez ya que con la música hablamos de "escuchar" en forma subjetiva, y por eso nuestra investigación tiene que ser montada alrededor de los sonidos así como los escuchamos y percibimos en cuanto seres humanos.