En el tutorial anterior, se analizaron las ondas sonoras y sus propiedades. Ahora, aprendamos sobre las ondas acústicas.
Las ondas sonoras suelen referirse a frecuencias audibles para los humanos, que se encuentran en el rango de 20 Hz a 20 kHz. Sin embargo, las ondas con frecuencias superiores a 20 kHz son ondas ultrasónicas. Y aquellas en el rango de gigahercios (o superior) se llaman ondas hipersónicas.
Generalmente, el término “onda acústica” se utiliza en referencia a un sonido o vibración de cualquier frecuencia. Esto tiene sentido porque, en física, la acústica es el estudio de cualquier onda mecánica en un medio sólido, líquido o gaseoso. Se trata de ondas longitudinales que se mueven en la misma dirección de vibración que su dirección de viaje. La fuente de estas ondas es la vibración producida en cualquier medio o fuente sonora.
Dado que las ondas sonoras también se generan por la vibración de un medio, se deduce que las ondas acústicas son un tipo de ondas sonoras que viajan sobre una superficie, ya sea líquida o gaseosa.
Aquí algunas representaciones...
Ondas acústicas en el aire.
Al estudiar el sonido como onda acústica, podemos comprender mejor sus propiedades mecánicas.
Las ondas acústicas se caracterizan por las siguientes propiedades físicas...
1. Presión acústica o sonora
2. velocidad de las partículas
3. Intensidad acústica o sonora
4. Desplazamiento de partículas
Repasemos cada uno…
1. Presión acústica o sonora
La presión generada por las ondas sonoras circundantes. La presión sonora es la desviación de la presión atmosférica de equilibrio debido a una onda sonora y se mide en pascales (Pa) o N/m2.
Cuando una onda de sonido viaja a través de un medio, crea una perturbación en la presión de ese medio, aumentando su presión total.
Esto se expresa mediante una ecuación:
Ptotal = P1 +Ps
Dónde…
Ptotal = Presión total en el medio
P1 = Presión generada por la onda sonora
Ps = Presión estática o de equilibrio
El aumento de presión se puede medir utilizando un micrófono en el aire o un hidrófono en el agua.
2. Velocidad de las partículas
La velocidad de una partícula ondulatoria en un medio particular, que se mide en m/s. Imaginemos que una onda sonora viaja a través de un medio líquido. En este caso, la velocidad de la partícula es la velocidad del líquido, ya que la onda sonora hace que las partículas se muevan hacia adelante y hacia atrás según la vibración de la onda.
Sin embargo, la velocidad de las partículas no es la misma para el líquido y la onda sonora. Una onda sonora viaja mucho más rápido que una partícula en este medio.
La velocidad de las partículas se puede calcular usando esta ecuación:
v = dδ/ dtδ
Dónde…
v = velocidad de las partículas
δ = Desplazamiento de partículas
3. Intensidad acústica o sonora
Juntas, la presión del sonido y la velocidad de las partículas constituyen la intensidad del sonido. Se define como la transferencia de energía por unidad de área. Esta área es siempre perpendicular a la energía transferida.
Por lo tanto, la intensidad del sonido es la potencia transferida por una onda sonora por unidad de área y se mide en vatios por metro cuadrado o W/m2.
La intensidad del sonido se puede calcular de la siguiente manera:
Intensidad del sonido, I = p*v
Dónde…
p = Presión sonora
v = velocidad de las partículas
4. Desplazamiento de partículas
Se llama desplazamiento de una partícula de su posición original cuando el sonido viaja a través de un medio. El desplazamiento de partículas se mide en metros .
Cuando una onda de sonido viaja a través del aire, las partículas en el aire sufren un desplazamiento, dependiendo de la velocidad de la partícula. El desplazamiento puede ocurrir en la dirección de la onda sonora o en sentido contrario a ella.
El desplazamiento de las partículas se calcula mediante esta ecuación:
δ =
Dónde…
v = velocidad de las partículas
dt = Periodo de tiempo
Una comprensión básica de estas propiedades mecánicas del sonido es útil cuando se trabaja con transductores de audio. El transductor de entrada de audio más común es un micrófono y el transductor de salida de audio más común es un altavoz.
En el próximo tutorial, veremos los micrófonos, incluido cómo funcionan y cómo se clasifican.
