Propiedades del Sonido

Generación y Propiedades del Sonido

El sonido procedente de una fuente puntual se propaga en todas direcciones: hacia arriba, hacia abajo y hacia los lados. Las ondas de presión -una serie de compresiones y enrarecimientos- no son planas, sino que toman la forma de esferas concéntricas con la fuente de sonido en el centro. Cada esfera se aleja de ella a una velocidad constante y la distancia existente entre cada esfera y la siguiente es igual a una longitud de onda. Al alejarse cada onda hacia afuera aumenta el área de su superficie, diluyéndose cada vez más la cantidad de energía contenida en cada compresión y reduciéndose, por lo tanto, la intensidad de la onda y el volumen que se percibe.

Reflexión, Refracción y Difracción

La recepción de las ondas sonoras por el oído humano depende de otros factores además de la distancia. Dos de los más importantes son la presencia de un obstáculo entre el oyente y la fuente de sonido, y un cambio de la distancia que media entre el oyente y la fuente de sonido mientras se está emitiendo éste. El primero da origen a la reflexión, difracción y refracción de las ondas sonoras. El segundo da origen a lo que conocemos, por el nombre de su descubridor, como efecto Doppler: un cambio de frecuencia (y longitud) en la onda de sonido, que se produce cuando el oyente y la fuente de sonido se mueven uno con respecto de otro.

La reflexión del sonido es un fenómeno común que da lugar a los ecos y reverberaciones. Igual que todos los demás movimientos ondulatorios (incluyendo la luz), el sonido obedece a la ley de reflexión: el ángulo de incidencia (es decir, con el que la onda sonora choca contra una superficie de reflexión) es igual al de reflexión. Hay, sin embargo, diferencias entre la reflexión del sonido y, digamos, la de la luz. Sólo una superficie muy pulida nos da una reflexión regular de la luz, mientras que las superficies muy ásperas reflejan, en cambio, las ondas sonoras. Por otra parte, éstas necesitan una superficie grande (por lo menos de varios metros cuadrados) para reflejarse con poca distorsión, mientras que las ondas luminosas pueden hacerlo en una superficie reducidísima. La razón de esta diferencia es que las ondas luminosas tienen longitudes de onda cortísimas (unas millonésimas de centímetro), por lo que una superficie diminuta puede reflejar ondas completas, mientras que las ondas sonoras tienen gran longitud (hasta de varios metros), lo que exige superficies mucho mayores para su debida reflexión.

Cuando una onda sonora topa con un obstáculo relativamente pequeño (menor que la longitud de la onda), se refleja muy poco de ella; lo que hace la onda es dispersarse y rodear el obstáculo. Este fenómeno, que tuerce las ondas hacia regiones no directamente expuestas a su fuente de origen, se llama difracción. Se produce también cuando las ondas sonoras tropiezan con un borde o un orificio existente en un obstáculo.

El sonido -como los demás tipos de movimiento ondulatorio- sufre la reflexión y la difracción, y también es refractado cuando pasa de un medio a otro de densidad diferente. Cuando ocurre esto, una cantidad considerable del sonido se refleja en la frontera que separa ambos medios, lo que reduce su intensidad y no permite detectar fácilmente su refracción.

La forma esférica de un frente de onda de sonido puede apreciarse claramente en la fotografía de una explosión, en la que ese frente se ve como una burbuja. Esta rarísima fotografía, que es de hecho un fotograma aislado de una película de cine ultrarrápida, nos muestra la explosión unos milisegundos después de la detonación. Una técnica especial, llamada estrioscopia (que hace visibles las diferencias existentes en la densidad del aire), se empleó también para visualizar el frente de la onda