Todos sabemos reconocerlo, somos amantes de la música y nos comunicamos gracias a él. Pero puede que no sepas la definición exacta del sonido según la física. Es un tema muy interesante, con tanto que explicar que incluso existe una rama de la física especializada a entender que es el sonido: la acústica.


Definición de sonido

El sonido es una onda mecánica longitudinal que se propaga a través de un medio elástico. Nuestro oído es capaz de percibir algunos de estos sonidos, y nuestro cerebro los procesa de manera que podemos escucharlos.

El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras y ondas acústicas que se producen cuando las oscilaciones de la presión del aire, son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión. En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.

¿Cómo se produce el sonido?

Pongamos un ejemplo: imagina que estás en un concierto plagado de gente, el típico en el que no puedes ni moverte de lo apretados que estas. Ahora, un hombre que ha tenido un mal día, se pone a moverse y agitarse enérgicamente, empujando a todas las personas que le rodean. Lo más seguro es que las personas que rodeaban al hombre se vean empujadas, y sin poder evitarlo, empujen a su vez a otras personas, transmitiendo el movimiento del hombre inicial. El empujón se va propagando desde el hombre hacia fuera, de forma circular.
El sonido se produce de igual manera. Las moléculas del aire serían los asistentes al concierto, y el hombre que empuja sería un cuerpo que vibra. Cualquier objeto, al vibrar, empuja las moléculas de aire que le rodean. Éstas a su vez, empujan a las moléculas adyacentes, y así hasta que llega a nuestro oído.

Cabe decir que nuestro rango de frecuencias audibles va desde los 20 Hz a los 20 kHz. Esto quiere decir que para que oigamos algo como sonido, el objeto tiene que estar vibrando a una velocidad de 20 veces por segundo como mínimo. Nuestro oído es bueno, pero tiene algunas limitaciones.

¿Cómo se transmite y propaga el sonido?

El sonido se propaga de forma longitudinal. A diferencia de las olas del mar, que suben y bajan, las ondas de sonido oscilan en la misma dirección en la que se mueven. Se podría decir que empuja y estira. Al contrario que las ondas electromagnéticas, las ondas de sonido necesitan un medio para propagarse, por eso se les conoce como ondas mecánicas.

El medio puede ser un fluido como el aire o el agua, o incluso un sólido. Pero siempre necesitaremos materia para que el sonido pueda propagarse. Si hacemos vibrar algo en el vacío, no empujará nada ya que no hay presencia de moléculas de materia, por lo que el sonido no existe en el vacío.

Velocidad del sonido

El sonido no viaja a la misma velocidad en todos los medios. Igual que las personas, se mueve más rápido por algunos terrenos que por otros. Es muy curioso que el aire, el medio por el que estamos acostumbrados a escuchar, es un material por el que se propaga bastante lento en comparación a otros.

La velocidad del sonido en el aire es de 343,2 m/s, o lo que es lo mismo, 1235,5 km/h.

Aunque es una velocidad muy alta, el ser humano ha conseguido superarla, lo que se conoce como superar la barrera del sonido. Generalmente, el sonido viaja más rápido en los sólidos que en los líquidos, y es más veloz en líquidos que en gases. Piénsalo, tiene sentido: las moléculas de los sólidos tienen enlaces más rígidos y están mucho más juntas, por lo que es más sencillo que propaguen la perturbación.

Por ejemplo, la velocidad del sonido en el agua es de 1.593 m/s o 5.734,8 km/h. En el acero, un sólido, es de 6.100 m/s, es decir, la friolera de 21.960 km/h.

Se dice que en el viejo oeste, los bandidos que querían saber si estaba llegando el tren, ponían la oreja en la vía. De ésta manera, podían escuchar al tren a largas distancias mucho antes, ya que el sonido viaja mucho más rápido por el metal que por el aire. Concretamente, el sonido tardaría en llegar 18 veces menos por el acero que por el aire.

Propiedades y características del sonido

El sonido tiene tres cualidades fundamentales, así como todas las ondas en física. Una onda tiene amplitud, frecuencia y contenido armónico, y para el sonido. estas magnitudes se llaman intensidad, tono y timbre, respectivamente. Pasamos a explicarlas una a una.

  • La intensidad hace referencia a la amplitud de la onda de sonido. Es la característica más sencilla de comprender: se relaciona con el volumen al que oímos el sonido. Cuánto más fuerte vibren las moléculas del medio, más intensidad de sonido. Normalmente nos referimos a ella empleando una unidad relacionada con la intensidad de sonido: el Decibelio [dB].
  • El tono es la frecuencia de vibración de la onda de sonido. Se mide en Hertz [Hz], y equivale al número de oscilaciones por segundo. Ya hemos visto que nuestro oído sólo es capaz de escuchar los sonidos con tonos comprendidos entre los 20 Hz y los 20 kHz, aunque por ejemplo muchos animales pueden escuchar por encima de nuestros límites, los conocidos como ultrasonidos. En música, cada nota equivale a una frecuencia concreta, por ejemplo un La son 440 Hz. cuanto más alta es la frecuencia o tono del sonido, más agudo lo escuchamos.
  • El timbre es la cualidad del sonido más interesante, pero también más compleja de entender. El sonido, normalmente, no es una sola onda a una frecuencia concreta, sino que está compuesto por varias ondas de varias frecuencias distintas, que al sumarlas, hace que oigamos el sonido de una forma muy concreta. La onda principal se le conoce como fundamental, y el resto de ondas acopladas tienen el nombre de armónicos. El timbre es el responsable de que distingas a una persona solo por su voz. Cada uno tiene un timbre único, independientemente de la nota que esté cantando. Por ejemplo, una guitarra tocando un La suena completamente distinta de una flauta tocando la misma exacta frecuencia. Esto es debido a que cada instrumento tiene unos armónicos distintos, que dotan al sonido de color y matices.

 

Qué es el sonido musical

A lo largo de la historia, todas las civilizaciones humanas han empleado el sonido en manifestaciones artísticas: la música. En todas partes del mundo se han creado instrumentos capaces de producir sonidos con unas determinadas características.

Depende de la parte del mundo en la que estés, y del momento de la historia. Generalmente, podemos decir que el sonido musical es el sonido que cumple con unas determinadas normas, atendiendo a la cultura de la sociedad que lo compone. Se estructura en notas musicales, cada una de las cuales corresponde a una frecuencia de sonido audible concreta.

Diferencia entre sonido y ruido

La principal diferencia entre el sonido y el ruido radica en los armónicos de cada uno. Ya hemos visto que los armónicos son las ondas a otras frecuencias que se suman a la fundamental y dotan de matices al sonido. En un sonido, los armónicos siguen un patrón agradable, normalmente con una distribución de intensidades menor que la fundamental.

Por el contrario, el ruido es algo que nos resulta desagradable. Su distribución de armónicos es caótica y desordenada, y es complicado distinguir la fundamental del resto de frecuencias.

Hoy hemos visto que el sonido es un fenómeno sencillo, pero con gran cantidad de matices y detalles a tener en cuenta. Cada altavoz, cada equipo de sonido tiene una función de transferencia. Esto quiere decir que incorpora sus propios armónicos al sonido que emite: por eso algunos equipos suenan más cálidos mientras otros suenan mal. Además, es importante que trabajen en la totalidad del rango de frecuencias audible.

Muchos altavoces carecen de frecuencias bajas, otros distorsionan en los sonidos más agudos. La función de transferencia del altavoz debe ser lo más plana posible para asegurar un sonido en alta fidelidad.

Entender el sonido nos acerca un paso a entender cómo funcionan todos los equipos de audio, y por tanto, nos ayuda a elegir con criterio el mejor altavoz para nuestros gustos.