El «Sonido del Silencio», el «Sonido y la Visión» y las colinas musicales vivas con el sonido de la música: sí, el sonido está a nuestro alrededor en las canciones y en nuestra vida cotidiana.
Pero, ¿qué es exactamente el sonido y, más específicamente, qué es la energía sonora? Hay sonido si nadie lo escucha? (OK, nos estamos poniendo un poco filosóficos aquí, pero pueden ver cómo nos lleva a muchas más preguntas.)
Casi todos disfrutamos de ciertos sonidos que se encuentran en un amplio espectro, ya sean los Beatles cantando sobre un mirlo o la locura de ASMR de los ruidos silenciosos. Mientras tanto, algunos trabajadores necesitan protección contra la energía acústica y usan protección para los oídos, desde pilotos de helicópteros hasta trabajadores de plataformas petrolíferas que usan maquinaria pesada.
Veamos las definiciones de energía sonora y cómo nuestra comprensión de las fuentes de sonido ayuda a dar forma a nuestro mundo.
¿Cuál es la Definición de Energía Sonora?
Antes de definir la energía sonora, necesitamos entender dos tipos principales de energía en el universo:
- Energía potencial, o energía que se almacena en algún lugar
- Energía cinética, la energía del movimiento
Estas energías se pueden subdividir en otras formas de energía. Sin embargo, la energía potencial y cinética siguen siendo los pilares de la comprensión de la energía. Eche un vistazo a nuestra guía sobre energía potencial y cinética para obtener una visión más profunda de estas energías.
La energía sonora es una de estas subdivisiones de energía. Una onda de sonido es una forma de energía mecánica. La energía sonora es la energía liberada por las vibraciones de un objeto-el sonido es lo que se obtiene de las vibraciones. El sonido viaja como ondas sonoras, que son partículas vibrantes. Y las ondas sonoras pueden viajar a través de gases, líquidos y sólidos.
¿Cómo Se Produce La Energía Sonora?
Tomemos un tambor de bongo y colóquelo en el suelo, listo para ser tocado. Tiene energía potencial en esta posición. Ahora, vamos a golpear la piel del tambor con nuestras manos. Ese movimiento de la mano es energía cinética.
Cuando su mano (energía cinética) golpea el bongo (energía potencial), la cabeza del tambor y la piel del bongo vibran, haciendo que las moléculas de aire circundantes vibren. También vibran contra cualquier molécula de aire cercana, desencadenando una reacción en cadena de vibración. Las moléculas de aire vibrantes vibran contra las partículas vecinas, luego el siguiente conjunto de moléculas, y así sucesivamente, creando una onda de sonido que viaja hacia afuera desde su fuente.
Estas moléculas vibrantes, o partículas, que provienen de un objeto vibrante, forman una onda de sonido. Por ejemplo, es fácil escuchar la voz de alguien si hablas cara a cara con unos centímetros de distancia entre ellas, ya que la onda de sonido viaja hacia cada persona. Si duplican la distancia y se dan la espalda, será más difícil escuchar las voces habladas de los demás. Las ondas sonoras se alejan de ambas personas.
Las ondas sonoras se mueven cuando un objeto vibra; esto se denomina propagación.
Las ondas sonoras, que vibran las moléculas de aire que nos rodean, son detectadas por el oído humano, lo que hace que el tímpano vibre. Cuanto más grandes son las vibraciones del sonido, más fuerte es el sonido, esto se conoce como su intensidad de sonido. La intensidad está determinada por la fuerza con la que vibran las partículas de aire y muestra cuánta energía hay en una onda de sonido.
Para imaginar cómo se ve una onda de sonido, piense en una onda furtiva hecha con uno de esos juguetes enrollables de su infancia. Si mueves el Slinky hacia arriba y hacia abajo o hacia la izquierda y la derecha desde un extremo, creas una onda continua que viaja a lo largo del Slinky. Lo mismo sucede con el sonido: las vibraciones viajan hacia afuera como ondas, dirigiéndose en la misma dirección.
El cuerpo humano puede crear muchos sonidos diferentes para ayudar a explicar el fenómeno. Podrías aplaudir, cantar, romper tus nudillos o incluso tragar un poco de agua. Todas estas acciones producen diferentes tipos de sonidos y, por lo tanto, ondas sonoras.
¿El Sonido Tiene Energía?
Sí, el sonido tiene energía. Las ondas de vibración son la energía del sonido.
¿Cómo Podemos Escuchar la Energía y las Ondas Sonoras?
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Las ondas de sonido viajan a través del aire, líquidos o sólidos, y llegan a nuestros oídos. Las ondas viajan a nuestros canales auditivos y luego continúan hasta nuestros tímpanos y hacen vibrar nuestros huesecillos, tres huesos diminutos en nuestros oídos.
Desde aquí, nuestros huesecillos vibrantes transfieren las ondas sonoras a nuestra cóclea. En este punto, las llamadas células ciliadas convierten todas esas ondas en señales que nuestro cerebro puede entender e interpretar, u «escuchar», lo que entendemos como sonido.
Piense en escuchar música. Vamos a tocar la misma pieza musical tres veces pero en condiciones diferentes. La primera vez, escúchela mientras está de pie en la misma habitación que el equipo de música. La canción debe ser clara mientras viaja por el aire. La segunda vez, corre un baño (¡disfruta!) y escucha la música mientras mantienes la cabeza y los oídos bajo el agua. El sonido cambia porque las ondas sonoras viajan más rápido bajo el agua. Y finalmente, escuche la música en una habitación adyacente, con todas las puertas cerradas.
La misma pieza musical sonará diferente en cada entorno porque las ondas sonoras viajan a través de cada elemento (aire, agua, paredes) de diferentes maneras.
¿Qué Tan Fuerte Es El Sonido?
Las ondas sonoras se alteran dependiendo de la intensidad del sonido. Cuanto más grandes sean las vibraciones, más fuerte será el sonido y mayor será la cantidad de energía en la onda de sonido.
Si tocamos ligeramente nuestro tambor de bongo, produce menos vibraciones — y poco ruido, que si golpeamos el tambor con una cuchara de madera con todas nuestras fuerzas.
Cuanto mayores sean las vibraciones, mayor será la amplitud de la onda de sonido. La amplitud es la altura de la onda de sonido. Un sonido ensordecedor produce una onda de sonido enorme con una amplitud alta, mientras que los sonidos más silenciosos tienen ondas de sonido más pequeñas.
Tanto la sonoridad como el tono afectan al oído humano. La energía sonora excesiva, que tiene enormes ondas sonoras, puede causarnos dolor intenso y dañarnos, y en casos extremos, hacernos sordos.
¿Por Qué Los Sonidos Tienen Tonos Diferentes?
Como hemos visto, el ruido de una onda sonora está determinado por su altura: cuanto más alta sea la onda, más fuerte será el sonido. Una onda de sonido también se caracteriza por su longitud o el espacio entre el pico de cada onda. Piense en la distancia entre las olas regulares que giran contra la orilla.
Las ondas de sonido con picos muy próximos entre sí producen sonidos de tono más alto. Esto se debe a que vibran muy rápidamente. Los instrumentos musicales, como las trompetas, tienen sonidos agudos y crean ondas de sonido que están muy juntas.
Por el contrario, las ondas sonoras con picos de onda más separados producen sonidos de tono más bajo. Estas ondas de sonido vibran más lentamente. Un oboe o fagot son instrumentos musicales con tono más bajo.
Un xilófono ilustra perfectamente esta diferencia de tono. Las barras más bajas, más pesadas y más grandes producen una onda de sonido más lenta con mayor distancia entre ellas que el tono más alto de las barras más pequeñas y más ligeras.
Los diapasones vienen en diferentes alturas y tamaños. Cuanto más pequeño es el diapasón, más alto es su tono (suponiendo que todos los materiales utilizados son los mismos), y cuanto más grande es el diapasón, más bajo es su tono. Si golpeas el mismo diapasón dos veces, una suavemente y otra con fuerza, el intento de golpe más fuerte resonará más fuerte porque tiene más energía de sonido.
Si el tono de un sonido es demasiado alto para el oído humano, lo llamamos ultrasónico. Si es demasiado bajo, lo llamamos infrasónico.
Los arquitectos e ingenieros de sonido estudian el viaje sonoro, llamado acústica, al diseñar salas de conciertos, cines y cualquier lugar donde el sonido sea esencial. Las superficies duras reflejan bien el sonido, creando ecos, mientras que las superficies más suaves, como las alfombras, absorben el sonido, reduciendo el eco.
¿Cómo Medimos el Sonido?
El sonido se mide en decibelios, también conocido como su nivel de densidad de energía sonora o presión sonora.
¿Cuál es la Velocidad del sonido?
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Varios factores pueden afectar la velocidad del sonido, como la temperatura del aire, el material por el que pasa la onda de sonido y la frecuencia de la onda de sonido, por ejemplo.
En la Tierra, a nivel del mar, dada una temperatura del aire de 59 grados Fahrenheit (15 grados Celsius), la velocidad del sonido es de 761,2 mph (1.225 km/h). El sonido se mueve más rápido a través del aire caliente. Como tal, cuanto más alto esté en la atmósfera, menor será la velocidad requerida para romper la barrera del sonido.
Por ejemplo, el primer avión en romper la barrera del sonido y volar a velocidad supersónica fue un avión de investigación propulsado por cohetes Bell X-1. El 14 de octubre de 1947, el avión fue remolcado hacia la atmósfera y liberado. Rompió la barrera del sonido (local) a 662 millas por hora (1.066 km/h).
Un boom sónico ocurre cuando los aviones van más rápido que la velocidad del sonido. Se oye un sonido como un trueno porque el aire es empujado a un lado con gran fuerza, creando una onda de choque. Las partículas de aire presurizadas desplazadas se mueven hacia el exterior en todas las direcciones, y la liberación de presión de la onda de choque se escucha como un estruendo sónico.
¿Qué es el Efecto Doppler?
Las ondas de sonido pueden jugar trucos en tus oídos en lo que se conoce como el Efecto Doppler.
Por ejemplo, un automóvil que se acerca a usted tiene un tono de sonido alto que disminuye una vez que ha pasado por su lado, a pesar de que la producción de ruido del automóvil no cambia en absoluto. Si estuviera sentado en el vehículo, no notaría ningún cambio en el ruido del automóvil en absoluto. Las frecuencias de longitud de onda de sonido del coche permanecen iguales a lo largo de acercarse y pasarte.
Sin embargo, la velocidad del automóvil a medida que se mueve hacia usted hace que las ondas de sonido golpeen su oído a una velocidad o frecuencia más rápida de la que el vehículo las está haciendo. Eso hace que el tono del motor suene más alto. Lo contrario ocurre una vez que el automóvil pasa por su lado: las ondas sonoras llegan a su oído más lentamente y a una frecuencia más baja, lo que hace que suene más bajo.
¿Por qué No Puedes Escuchar Sonido en el Espacio?
El espacio es un vacío, sin moléculas de aire para que las ondas sonoras vibren. El sonido es una onda mecánica, por lo que no puede viajar a través del vacío. No hay moléculas de aire en el vacío que la onda de sonido pueda vibrar.
Podemos hacerlo visual pensando en un estadio lleno de personas que realizan una ola de estadio. Las personas son las moléculas de aire, y se mueven, o vibran, para mantener la onda del estadio en marcha. Las ondas sonoras (la onda del estadio) pueden moverse cuando hay moléculas de aire (personas).
No hay moléculas de aire (personas) en el vacío, por lo que la onda de sonido no puede viajar y hacer ruido, al igual que no hay onda de estadio sin personas.
Usos prácticos de la Energía sonora
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La energía sonora no se limita a permitirnos comunicar y escuchar lo que está sucediendo a nuestro alrededor. Grabar sonido es una cosa, pero ahora podemos usar la energía del sonido de muchas maneras para mejorar nuestros estilos de vida.
¿Cómo Se Utiliza La Energía Sonora?
La energía sonora es energía beneficiosa. Día a día, la energía sonora nos permite saber cuándo suenan los teléfonos, escuchar música, comunicarnos hablando y escuchar a un camión de carga tocando su bocina para advertir del peligro. Estos son solo algunos ejemplos de energía sonora.
El ultrasonido, vibraciones de energía sonora a un tono demasiado alto para que los humanos lo oigan, es fundamental para el campo médico. El ultrasonido utiliza el mismo método de ecolocalización para mostrar a las futuras mamás su bebé en desarrollo a través de una exploración.
El ultrasonido también puede romper cálculos renales o usarse para escanear órganos.
Mientras tanto, el sonar permite a los barcos navegar y buscar en los mares, trazar el fondo marino o buscar buques hundidos.
¿El Sonar Utiliza Ondas Sonoras?
Sonar significa Navegación y alcance de sonido. El sonar se ha utilizado ampliamente en el mar para trazar los océanos, localizar peligros, buscar y más.
El sonar utiliza ondas sonoras porque las ondas sonoras viajan más lejos en el agua que el radar o la luz.
El sonar activo emite ondas de sonido en los objetos y «escucha» los ecos que pueden ayudar a mapear el área investigada. El sonar pasivo implica «escuchar» ondas sonoras en el océano, como otros barcos o ballenas.
¿Cuál es la Diferencia entre las Ondas de Sonido y las Ondas de Radio?
Hemos visto que los sonidos están hechos de ondas. Cuando escuchamos la radio, produce sonido. Sin embargo, las ondas de sonido y las ondas de radio son fundamentalmente diferentes entre sí.
Una radio recibe ondas que se transmiten. La diferencia crítica entre las ondas de sonido y las ondas de radio es que la onda de radio es un tipo de onda electromagnética. En contraste, las ondas sonoras son vibraciones que forman una onda mecánica.
Las ondas de radio también pueden viajar a través de aspiradoras, a diferencia de las ondas de sonido. Es por eso que satélites como el Voyager 1 se comunican con la Tierra usando ondas de radio.
¿Se Puede Convertir la Energía Sonora en Energía Eléctrica?
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Sí, podemos convertir la energía de sonido en energía eléctrica. Un ejemplo generalizado es un micrófono.
Cuando alguien habla o canta en un micrófono, la energía del sonido viaja por el micrófono para golpear un diafragma. A su vez, el diafragma vibra, moviendo un imán cerca de una bobina. El micrófono ahora produce una señal eléctrica.
La señal eléctrica del micrófono generalmente se dirige a un altavoz, y el altavoz luego convierte la señal eléctrica en ondas de sonido. Como resultado, tienes tu concierto, karaoke o evento de conferencia.
La investigación para convertir el ruido en energía eléctrica valiosa para alimentar electrodomésticos se encuentra en una etapa muy temprana. Como se ve con el micrófono, es posible, pero la conversión de sonido a electricidad a niveles beneficiosos sigue siendo teórica más que práctica.
Sin embargo, puede realizar algunos experimentos de levitación acústica bastante impresionantes con ondas de sonido y energía de sonido.
¿Quién Descubrió la Energía Sonora?
Varios nombres famosos han ayudado a descubrir la energía sonora.
- El filósofo griego Pitágoras experimentó con las propiedades de las cuerdas vibrantes ya en el siglo VI a.C.
- Aristóteles planteó la hipótesis de que las ondas sonoras se propagan en el aire a través del movimiento del aire.
- El ingeniero arquitectónico romano Vitruvio dedujo con éxito mecanismos de transmisión de ondas sonoras en el siglo I a.C.
- Galileo estudió las ondas sonoras y la acústica en los siglos XVI y XVII, elevando el estudio a un nivel científico.
- El matemático francés Marin Mersenne impulsó el estudio de las vibraciones, proporcionando tres leyes que forman la base de la acústica musical moderna.
- Robert Hooke, un físico inglés, fue el primero en producir una onda de sonido con una frecuencia conocida.
- A finales del siglo XVII y principios del XVIII, los estudios del físico francés Joseph Sauveur examinaron la relación de las ondas, el tono y las frecuencias. Muchos términos acústicos provienen de su trabajo.
¿Los Animales y los Seres Humanos Escuchan Diferentes Ondas Sonoras?
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Los animales y los humanos tienen diferentes rangos auditivos, lo que significa que escuchamos diferentes rangos de ondas sonoras de otras criaturas.
Cada especie tiene un rango auditivo, y a menudo algunos de esos rangos son compartidos. Estos rangos de frecuencia se miden en Hertz (Hz) y Kilohertz (kHz).
Los seres humanos pueden detectar ondas sonoras de 20 Hz a 20.000 Hz.
Como regla general, los mamíferos más pequeños detectan rangos más altos y los animales más grandes rangos más bajos.
Un elefante tiene un rango de 16 Hz a 12.000 Hz. Muchos de los ruidos que hacen son indetectables para el oído humano. El rango de un gato es de 45 Hz a 64,000 Hz: escucharán cosas en el rango más alto que los humanos y los elefantes extrañarán.
Los perros a menudo escuchan ruidos agudos de los que somos totalmente ajenos porque su alcance se extiende hasta 45,000 Hz.
La energía sonora da forma a Nuestro mundo
La energía sonora es mucho más que escuchar ruidos. Usamos nuestra audición para dar sentido a la energía sonora que nos rodea.
El viejo acertijo sobre un árbol que cae en un bosque sin nadie que lo escuche, ¿hace ruido? Entender la energía sonora significa que sabes que el árbol que cae hace vibrar las partículas de aire, pero no emite ningún sonido. Produce energía sonora, y solo hace ruido si usted está allí para recibir las ondas de sonido vibrantes para que su cerebro las interprete como ruido.
Para más datos fascinantes sobre la energía y los fenómenos naturales, asegúrese de consultar más del blog de Amigo Energy.
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