Descripción de la onda sonora

El sonido se crea cuando una perturbación producida en un punto determinado del medio material provoca un cambio en la presión o un desplazamiento de las partículas de un medio elástico, y dicha perturbación puede ser detectada por el oído humano o por determinados instrumentos. Para que dicha perturbación pueda ser detectada por el oído humano, la composición espectral de dicha onda debe caer dentro de la gama del espectro que puede ser procesada por el oído humano. Se considera que el rango de frecuencias que detecta el oído está compuesto entre 20 y 20000 Hz, dependiendo ese rango de cada persona.

Se puede considerar que una onda sonora es una fluctuación de presión que se propaga a través de cualquier medio que es suficientemente elástico para permitir que sus moléculas se acerquen y se separen unas de otras. Un ejemplo intuitivo de cómo se transmite una onda sonora lo tenemos en las ondas que se generan cuando tiramos una piedra en un estanque de aguas tranquilas: las partículas del medio no se desplazan en la dirección del movimiento, las fluctuaciones de presión, en cambio, sí lo hacen.

Las ondas acústicas son ondas longitudinales ya que el desplazamiento de las partículas respecto de su posición de equilibrio se produce en el mismo sentido de propagación de la perturbación. UN ejemplo que puede ilustrar la naturaleza longitudinal de las ondas acústicas es el de un recipiente con un émbolo. Si en la base del recipiente existe una abertura, cuando empujamos el émbolo hacia adentro, en el interior del recipiente se producirá un aumento de presión que se transmitirá a través de la abertura a la parte exterior contigua, provocando un desplazamiento de las moléculas. Si ahora el émbolo se retira hacia arriba se produce una disminución de la presión que crea una especie de vacío que hace que las moléculas sufran un desplazamiento en sentido contrario, ya su vez esta presión negativa se transmita al exterior a través de la abertura. Tanto las variaciones de presión como el desplazamiento de las moléculas se producirán en el mismo sentido que el movimiento del émbolo, dando lugar a una onda longitudinal.

Las magnitudes que describen la onda sonora son:

• La presión instantánea p

• La densidad instantánea

• El desplazamiento de las partículas respecto de su posición de equilibrio D

Definimos la Presión acústica como:

Definiremos también la densidad dinámica como:

El estudio de las ondas sonoras se realizará a través del estudio de las ondas armónicas (Th. Fourier). Una onda de desplazamientos armónica se podrá expresar como donde es la amplitud de movimiento; k el número de onda; v la velocidad de desplazamiento de la onda y x la dirección de propagación.