Como ya sabemos, el sonido está compuesto de ondas. Ha de diferentes tipos y cada uno tiene unas características principales.
El sonido es una onda:
El sonido está compuesto por ondas, que se comportan siguiendo los principios del movimiento ondulatorio.
La propagación del sonido lleva implícitos cambios de presión y la existencia de un medio. Cuando un movimiento vibratorio se propaga por un medio, se origina el llamado movimiento ondulatorio.
Una onda es la vibración periódica del medio, sin importar la causa de la misma.
Es importante destacar que no hay desplazamiento de la materia que compone el medio (ya sea aire o agua por ejemplo) sino que lo que se propaga es la perturbación: las partículas siguen manteniéndose en la misma posición.
Un ejemplo visual puede ser imaginar que dejamos caer un objeto en el agua, creando ondas esféricas iguales sobre la superficie. En el agua hay un trozo de corcho flotando, las ondas lo hacen subir y bajar, sin moverse de su posición.
Tipos de ondas sonoras: longitudinales y transversales.
Las ondas longitudinales son las que la vibración de las partículas se encuentra en la misma dirección de la propagación de la onda.
Por otra parte, las ondas transversales son en las que la dirección de la propagación es perpendicular a la vibración de las partículas.
Esto está relacionado directamente con diferentes tipos de instrumentos musicales. En los tubos sonoros, el modo de propagación longitudinal mientras en las cuerdas es transversal.
Longitud de onda en las ondas sonoras y en qué se mide:
En el artículo anterior vimos las diferentes magnitudes que implican al sonido. A continuación, y relacionado con la tipología de las ondas vamos a hablar acerca de la longitud de onda.
Se define como la distancia que recorre una onda en el tiempo de un periodo, esto es en el tiempo que tarda un ciclo en completarse. También se pueden definir como la distancia entre dos puntos sucesivos que se encuentran en la misma fase.
En general, esa sería una definición de longitud de onda, sin que necesariamente tengamos que referirnos al sonido. también es válido para la luz o electromagnéticas. Comúnmente se representa con la letra griega lambda (λ).
La longitud de onda se mide en metros, puesto que, según su definición, estamos midiendo la distancia que la misma recorre. Por tanto, no hay un umbral definido, este vendrá dado por el oído humano.
La onda se propaga por un medio a velocidad constante, que se denomina comúnmente «c», y avanza una distancia igual a una longitud de onda en un periodo. Por lo que la ecuación de la longitud de onda sería: λ
λ = \frac cf \space\space\space\space\space;\space\space\space\space f = \frac cλ
Con esto ya tendríamos el significado de la longitud de onda. Pero a continuación…
¿A qué velocidad viaja el sonido?
Esta es una pregunta muchas veces planteada, la velocidad a la que viaja el sonido se le llama velocidad de propagación. La velocidad de propagación es la velocidad con la que se propaga la onda por el medio, o en otras palabras, cómo de rápido se transmite la perturbación de unas partículas a otras.
Dependiendo del medio la velocidad de propagación puede variar drásticamente. La velocidad de propagación del sonido en el aire es de 344 m/s en condiciones ideales. Esto significa que la velocidad de propagación es esa a 20ª, 1 atm de presión atmosférica y un 50% de humedad relativa.
En muchos casos se suele redondear a 340 m/s por comodidad.
Cuanto mayor es la temperatura, mayor será la velocidad de propagación, y viceversa. Esto es debido a que el aire es una mezcla de gases no uniforme, con lo que la propagación dependerá de su composición, en la que resulta importante la humedad relativa y su temperatura. También hay que destacar que se propaga ligeramente más rápido en ambientes húmedos que en secos.
| Temperatura (ºC) | c (m/s) |
|---|---|
| -10 | 326 |
| 0 | 332 |
| 10 | 338 |
| 20 | 344 |
| 30 | 350 |
| 40 | 356 |
Velocidad de propagación en otros medios.
En otros medios varía considerablemente la velocidad de propagación. Hay que destacar que el sonido en el agua salada se transmite a 1470 m/s. Unas cuatro veces más rápido que en el aire.
En medios sólidos aún es mayor. A continuación una tabla comparativa con la velocidad de propagación a través de diferentes medios.
| Medio | c (m/s) |
|---|---|
| Agua dulce (15 ºC) | 1440 |
| Agua salada (15 ºC) | 1470 |
| Aluminio | 5000 |
| Caucho | 35 |
| Cobre | 3800 |
| Corcho | 500 |
| Medio | c (m/s) |
|---|---|
| Granito | 6000 |
| Hierro | 4950 |
| Madera | 1000 a 4000 |
| Mampostería | 3000 |
| Plomo | 1200 |
| Vídrio | 5600 |
Hay que tener en cuenta la relación con la frecuencia (y por tanto con el periodo).
