Naturaleza del Sonido

¡Hola querida comunidad de Hive! Es un honor compartir nuevamente con todos ustedes mediante esta maravillosa plataforma. El día de hoy comenzaremos otro extraordinario tema y es que estudiaremos todo lo referente al sonido.

Las ondas sonoras son parte esencial de la comunicación entre los organismos vivos. La palabra es una manifestación máxima de los seres humanos, capaz de generar desde los más tiernos sentimientos hasta las más terribles y encontradas expresiones. Las manifestaciones orales han sido el detonante que ha provocado grandes decisiones en el devenir de la humanidad.

Aun cuando podría pensarse que el sonido es toda perturbación que puede captar el oído humano, en un sentido más amplio puede considerarse como una onda mecánica que produce compresiones y expansiones, en el medio donde viaja y en la dirección del movimiento de la onda.

El oído humano está diseñado para captar ondas sonoras en un rango aproximado de frecuencias entre 20 Hz y 20.000 Hz. A este intervalo de frecuencias se le conoce como rango audible. A las frecuencias por debajo de 20 Hz se les conoce como frecuencias infrasónicas y a aquellas frecuencias, por encima de 20 Hz, se les denomina frecuencias ultrasónicas.

El hombre no es la única especie capaz de detectar un amplio rango de frecuencias. Los perros pueden captar frecuencias entre 50 Hz y 45.000 Hz. Los silbatos para dar instrucciones a los perros, emiten sonidos a frecuencias no audibles para los humanos. Los gatos detectan ondas de sonido en un rango entre 45 Hz y 85.000 Hz. Los murciélagos, mamíferos que vuelan, cuyo sentido de la vista está atrofiado, basan su veloz desplazamiento en las ondas de ultrasonido que emiten y detectan, a frecuencias tan altas como 120.000 Hz. Los apreciados delfines, pueden captar frecuencias de hasta 200.000 Hz. Por otro lado, los elefantes, con sus enormes orejas, pueden detectar frecuencias entre 5 Hz (infrasonido) y 10.000 Hz. (rango audible).

Ya hemos dicho que el sonido es una onda mecánica. De acuerdo a esto, necesita un medio para propagarse. Usualmente, este medio es el aire, aunque podría ser cualquier medio sólido, líquido o gaseoso. Basta sólo comenzar a excitar a una de las partículas del medio y que esta excitación se transmita al resto de las partículas, para que el sonido se propague. Esta interacción entre las partículas del medio es lo que permite la transferencia de energía de un lugar a otro. Si el sonido se transmite en el aire, una vez que la primera partícula es puesta a vibrar alrededor de su posición de equilibrio, se produce una reacción en cadena, que pone a vibrar a todas las partículas vecinas de las primeras.

La fuente u origen del sonido puede ser cualquier objeto o sistema capaz de hacer vibrar las primeras partículas del medio. Este puede ser, en el caso de las palabras, las cuerdas vocales o, en el caso de la música, las cornetas conectadas a un equipo musical. Las fuentes de sonido son tan variadas como diversos son los mecanismos que se utilizan para producirlos. Cientos de animales distintos producen las más diversas señales sonoras que los caracterizan. Insectos, aves, peces, reptiles y mamíferos son diferenciados por las innumerables señas audibles, que utilizan para expresarse.

Como onda mecánica, el sonido no puede propagarse en el vacío, ya que al no existir partículas en el medio, no hay transmisión de energía. En un clásico experimento, se hace el vacío en una campana de vidrio y se pone a sonar un timbre eléctrico en el interior de la misma. La persona al lado de la campana no es capaz de percibir sonido alguno. Tal vez lo único que notaría es la vibración del soporte sobre el cual reposa la campana.

En publicaciones anteriores hemos mencionado que el sonido es una onda longitudinal. Lo cual significa que el movimiento de las partículas del medio se produce en una dirección paralela al transporte de energía. Es decir, las partículas del medio vibran paralelamente a la dirección del movimiento del sonido, modificando la densidad de la región donde se propaga. De esta manera, se producen zonas de compresión y expansión, que indican la variación de la presión en el aire u otro medio donde se propague el sonido.

Un diapasón es un objeto metálico compuesto por dos ramas que, al ser golpeado, genera sonido a una frecuencia determinada por las características de su construcción. Cuando un diapasón se pone a vibrar en las cercanías de un tubo lleno de aire, tal como lo podemos ver en la imagen que se presenta a continuación, en la cual se observa un patrón de altas y bajas presiones, indicativo de la forma como se propaga la onda de sonido.

Las ondas de ultrasonido han encontrado las más variadas aplicaciones en la rama de la medicina y en los procesos industriales. La detección del feto, pocas semanas después de la gestación, las destrucción de los cálculos renales, la determinación de anomalías cardiacas y en otros órganos del cuerpo humano y la medida del flujo sanguíneo son, entre otras, aplicaciones muy comunes de los ultrasonidos en el área de la salud. En la industria se utilizan cotidianamente ondas ultrasónicas para la detección de grietas en tubos de hierro, para limpieza de joyas y piezas metálicas, para la localización de objetos en el fondo de los océanos, para controles de equipos electrónicos, para los sistemas de alarma y otro gran número de aplicaciones.

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