El sonido
El sonido es una forma de energía que se produce cuando un cuerpo vibra y esas vibraciones se transmiten a través de un medio material (sólido, líquido o gas) en forma de ondas mecánicas longitudinales.
¿Cómo se produce el sonido?
Todo sonido se origina con una vibración. Cuando un cuerpo vibra (por ejemplo, la cuerda de una guitarra), hace vibrar las partículas del aire que lo rodean. Estas partículas empujan a las vecinas, y así la perturbación se propaga formando una onda sonora.
⚠️ ImportanteEl sonido necesita un medio material para propagarse. En el vacío no hay partículas, por lo que el sonido no puede transmitirse. Por eso en el espacio exterior no se oye nada.
Velocidad del sonido
La velocidad del sonido depende del medio en que se propaga:
| Medio | Velocidad del sonido |
|---|
| Aire (20 °C) | ≈ 343 m/s |
| Agua | ≈ 1 500 m/s |
| Acero | ≈ 5 100 m/s |
| Vacío | El sonido no se propaga |
En general, el sonido viaja más rápido en los sólidos que en los líquidos, y más rápido en los líquidos que en los gases. También viaja más rápido a mayor temperatura.
Cualidades del sonido
El sonido se caracteriza por tres cualidades:
| Cualidad | Depende de | Distinción |
|---|
| Intensidad (volumen) | Amplitud de la onda | Sonido fuerte / débil |
| Tono (agudo/grave) | Frecuencia de la onda | Sonido agudo (alta frecuencia) / grave (baja frecuencia) |
| Timbre | Forma de la onda | Distingue instrumentos: una nota de piano suena diferente a la de una flauta |
Frecuencia y período
🔬 Fórmula claveFrecuencia (f): número de vibraciones por segundo. Se mide en hercios (Hz).
1 Hz = 1 vibración/segundo
Período (T): tiempo que tarda en completarse una vibración.
T = 1 / f
Velocidad del sonido:
v = f · λ
donde λ (lambda) = longitud de onda (m).
El oído humano puede percibir sonidos con frecuencias entre 20 Hz y 20 000 Hz.
• Sonidos por debajo de 20 Hz: infrasonidos (los perciben elefantes, por ejemplo).
• Sonidos por encima de 20 000 Hz: ultrasonidos (los perciben perros, murciélagos, delfines).
Fenómenos sonoros
• Eco: cuando un sonido se refleja en una superficie y vuelve a nosotros después de 0,1 s (el obstáculo debe estar a más de 17 m).
• Reverberación: cuando las reflexiones del sonido llegan tan rápido que se superponen, prolongando el sonido (típico en iglesias, cuevas).
• Resonancia: cuando un cuerpo vibra con mayor amplitud al recibir un sonido de su frecuencia natural.
📘 Ejemplo resueltoUna persona grita frente a una montaña y oye el eco 3 s después. ¿A qué distancia está la montaña? (v del sonido = 343 m/s)
El sonido va y vuelve: distancia total = v × t = 343 × 3 = 1 029 m
Distancia a la montaña: d = 1 029 / 2 = 514,5 m
Contaminación acústica
La contaminación acústica es el exceso de ruido en el medio ambiente. Se mide en decibelios (dB).
| Nivel (dB) | Fuente | Efecto |
|---|
| 0–30 | Susurro, biblioteca | Silencio, tranquilidad |
| 30–60 | Conversación normal | Confortable |
| 60–80 | Tráfico, aspiradora | Molesto |
| 80–100 | Discoteca, moto | Riesgo de daño auditivo |
| > 120 | Avión despegando, petardo | Dolor, daño inmediato |
La exposición prolongada a niveles superiores a 85 dB puede causar pérdida auditiva irreversible.
🤔 ¿Sabías que…?Los murciélagos emiten ultrasonidos y escuchan el eco que rebota en los objetos para orientarse y cazar insectos en plena oscuridad. Este sistema se llama ecolocalización y ha inspirado tecnologías como el sonar de los submarinos y la ecografía médica.
✏️ Ejercicios1. ¿Qué es el sonido? ¿Cómo se produce?
2. ¿Por qué el sonido no se propaga en el vacío?
3. Ordena de menor a mayor velocidad del sonido: aire, acero, agua.
4. ¿Qué diferencia hay entre un sonido agudo y uno grave? ¿De qué depende?
5. Un diapasón vibra 440 veces por segundo. ¿Cuál es su frecuencia? ¿Y su período?
6. Calcula la longitud de onda de un sonido de frecuencia 680 Hz que se propaga en el aire a 340 m/s.
7. ¿Cuál es la diferencia entre eco y reverberación?
8. Un barco emite un pulso de sonar y recibe el eco 4 s después. Si la velocidad del sonido en el agua es 1 500 m/s, ¿a qué profundidad está el fondo?
9. ¿A partir de qué nivel de decibelios se considera que hay riesgo de daño auditivo?
10. Investiga: ¿qué es la ecolocalización y qué animales la utilizan?
📋 Resumen de la lección- El sonido es energía que se transmite mediante ondas mecánicas longitudinales a través de un medio material.
- La velocidad del sonido depende del medio: es mayor en sólidos > líquidos > gases.
- Las cualidades del sonido son: intensidad (fuerte/débil), tono (agudo/grave) y timbre (distingue fuentes).
- El oído humano percibe frecuencias entre 20 Hz y 20 000 Hz.
- El eco se produce cuando el sonido se refleja y vuelve después de al menos 0,1 s.
- La contaminación acústica (> 85 dB) puede causar daños auditivos irreversibles.