Onda sonora
Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasiperiódica.
Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica.
Las variaciones de presión, humedad o temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo forman.
Cada molécula transmite la vibración a las que se encuentren en su vecindad, provocando un movimiento en cadena.
Las diferencias de presión generadas por la propagación del movimiento de las moléculas del medio, producen en el oído humano una sensación descrita como sonido.
Eso significa que: La recepción de una onda sonora por el oído engendra una vibración de las partículas del aire situadas delante del tímpano, con frecuencias y amplitud determinadas.
Esta vibración puede considerarse también como debida a las variaciones de presión del aire en el mismo punto.
La presión del aire se eleva sobre la presión atmosférica y después se hace inferior a ella, siguiendo la ley de un movimiento armónico simple de la misma frecuencia que el de una partícula de aire.
Las ondas sonoras se desplazan también en tres dimensiones y sus frentes de onda en medios isótropos son esferas concéntricas que salen desde el foco de la perturbación en todas las direcciones.
Los cambios de presión p2 que tienen lugar al paso de una onda sonora tridimensional de frecuencia ν y longitud de onda λ en un medio isótropo y en reposo vienen dados por la ecuación diferencial: (*)
y en ese caso la solución de la ecuación, a grandes distancias de la fuente emisora se puede escribir como:
son respectivamente la presión de inicial del fluido y la sobrepresión máxima que ocasiona el paso de la onda.
La velocidad de fase es diferente para cada frecuencia y depende al igual que antes de la relación c=ν•λ.
En ese caso la solución general de (*) viene dada por:
donde: El hercio (Hz) es la unidad que expresa la cantidad de vibraciones que emite una fuente sonora por unidad de tiempo (frecuencia).
Se considera que el oído humano puede percibir ondas sonoras de frecuencias entre los 20 y los 20 000 Hz, si bien también se consideran rangos entre 16 Hz (aproximadamente la nota más grave de un órgano de iglesia: do0 = 16,25 Hz) y 16 000 Hz (o 16 kHz).
Las ondas que poseen una frecuencia inferior a la audible se denominan infrasónicas y las superiores ultrasónicas.
La sonoridad se mide mediante una magnitud llamada fonio, que utiliza una escala arbitraria cuyo cero (el llamado umbral de audición) corresponde a I0=1 × 10-12 W/m² a 1 kHz.
