Fisica General Burbano

382 ONDAS
Para ilustrar este hecho pensemos en un sonido emitido durante el día, cuando normalmente
la temperatura disminuye con la altura. La situación es la representada en la Fig. XVII-42; las trayectorias,
perpendiculares a los frentes de onda, se curvan hacia arriba y en dirección horizontal
aparece pronto la zona de sombra que no es alcanzada por la perturbación. El caso contrario se
ilustra en la Fig. XVII-43; si la temperatura aumenta con la altura, las trayectorias se curvan hacia
el suelo, con lo que en una superficie lisa y de alto coeficiente de reflexión respecto del aire, el sonido
de una conversación puede oírse a centenares de metros.
Fig. XVII-42.– Marcha de un sonido
si la temperatura disminuye con la altura.
Fig. XVII-43.– Marcha de un sonido
si la temperatura aumenta con la altura.
H) CUALIDADES FÍSICAS DEL SONIDO
XVII – 33. Intensidad de un sonido. Impedancia acústica
Son cualidades físicas del sonido la intensidad, el tono y el timbre.
INTENSIDAD es la cualidad por la que se distinguen los sonidos fuertes de los débiles, siendo
su valor «la energía media que atraviesa en la unidad de tiempo a la unidad de superficie,
normal a la dirección de propagación».
Si W es la energía que en un tiempo t atraviesa una superficie S normal a la dirección de propagación,
la intensidad sonora es:
W
I = P
St
= S
ya que W/t (energía por segundo) es la potencia mecánica (P). Podemos así definir la intensidad
del sonido como la «potencia transmitida por la onda sonora, en cada unidad de superficie». La
unidad CGS de intensidad sonora es el erg/s · cm 2 ; la del SI el W/m 2 ; prácticamente se emplea el
µW/cm 2 . Para que nuestro oído perciba sonidos de una frecuencia aproximada a 1 000 Hz, es necesaria
una intensidad de 10 – 10 µW/cm 2 = 10 – 12 W/m 2 .
Como se expresó en el estudio general del movimiento ondulatorio, «la intensidad de sonido es
directamente proporcional al cuadrado de la amplitud de la vibración, e inversamente proporcional
al cuadrado de la distancia al foco emisor», y, como se vio, su expresión para una onda de amplitud
y y frecuencia angular w que se propaga con velocidad c en un medio de densidad r, es
2 2
I = y0
w rc/ 2.
La relación obtenida (fórmula 29) para una onda plana de sonido propagándose en un fluido,
entre los valores máximos de la presión y velocidad de un punto del medio es p máx
= v máx
rc. Al
producto rc de la densidad del medio por la velocidad del sonido en él se le denomina IMPEDANCIA
o RESISTENCIA ACÚSTICA (Z) del medio; es decir:
Z = rc
En función de ella, y por ser v máx
= y 0
w, podemos expresar la intensidad de la forma:
1 2 1 pmáx
1
I = vmáx
Z = =
2 2 Z 2
con las mismas expresiones para los valores instantáneos de v y ∆p.
Existe una analogía completa entre estas expresiones y las que relacionan la potencia eléctrica
en una corriente alterna (potencia ⇔ I) y los valores máximos de la intensidad de corriente (intensidad
de corriente ⇔ v) y de la diferencia de potencial (d.d.p. ⇔∆p), de ahí el nombre de impedancia
dado a Z. La analogía, sin embargo, es sólo entre fórmulas ya que las impedancias acústica
y eléctrica son magnitudes físicas totalmente diferentes.
XVII – 34. Reverberación. Tiempo de reverberación
REVERBERACIÓN es el fenómeno de sucesivas reflexiones del sonido en distintas superficies.
Al emitir un sonido en un local, se refleja en las paredes, suelo, techo y en todos los obstáculos
que impiden su libre propagación. Si los obstáculos son buenos reflectores del sonido éste persiste
un largo tiempo, dando ocasión a que sean percibidos por el auditorio varios sonidos a la vez, alterándose,
así, la belleza musical de un concierto o haciéndose ininteligible un orador.
Se evita tal fenómeno por medio de cuerpos absorbentes del sonido (cortinas, yeso poroso,
etc.); el sonido, reflejándose en tales cuerpos, pierde, en cada reflexión, un tanto por ciento determinado
de su intensidad.
TIEMPO DE REVERBERACIÓN es el que transcurre desde que cesa de producirse un sonido hasta
que su intensidad se hace 10 6 veces menor.
Depende fundamentalmente del poder transmisor de las distintas superficies en que se refleja
el sonido. Para este tipo de aplicaciones, al poder transmisor T, que es la relación entre la energía
2
v
máx
p
máx
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