Energía sonora

energía sonora

La energía es toda capacidad para realizar un trabajo o una tarea y el sonido también es un tipo de energía, al igual que la electricidad y la luz, y éste produce sensaciones por medio de vibraciones, o para ser más preciso, por ondas vibratorias que se trasporta a través de varios medios, ya sean sólidos, líquidos, o gaseoso como el aire provocando alteraciones en la presión y la densidad. Estas vibraciones se generan por perturbaciones en las partículas moleculares del medio donde se encuentre.

El sonido empieza cuando hay un movimiento mecánico, como al golpear algún objeto o aplaudir y cuando hay un movimiento que altera las partículas, alterando las moléculas a su alrededor ayudando así al sonido a viajar, pero el sonido no se logra transportar en lugares o espacios donde solo hay vacío porque no habrá moléculas que vibren. Esto fue demostrado en el siglo XVII por un científico llamado Robert Boyle.

En donde colocó dentro de un frasco de vidrio sellado un reloj, y notó que se podía escuchar el tictac del reloj a través del aire y el vidrio del frasco. Luego, Boyle bombeó el aire del frasco y pudo notar que ell reloj seguía funcionando, pero ya no se oía el tic-tac. Es importante mencionar también mencionar la frecuencia, que es una medida de sonido.

En donde, mientras más cantidad de ondas de sonido pasan por un punto fijo en un momento determinado, significa que la frecuencia es alta, y cuando el número de ondas disminuye se puede decir entonces que la frecuencia es baja y el oído humano es capaz de captar frecuencias entre 20 hz a 20.000 hz y cualquier otra frecuencia por encima o debajo de esto es inaudible para el ser humano, y mientras más alta sea la frecuencia más agudo será el sonido, dándonos así notas o tonos altos.

Resulta que el aire puede soportar no solo una ola, sino muchas ondas diferentes simultáneamente. Esto significa que se pueden mezclar varios tonos puros y enviarlos por el aire al mismo tiempo. De aquí es de donde provienen la música, el habla y otros "ruidos". Cuando la energía del sonido viaja y golpea una superficie, la energía se distribuirá en diferentes direcciones. Parte de la energía rebotará en la superficie en forma de reflejos de sonido.

El nivel de reflejos dependerá de las propiedades del material y de la forma y forma de la superficie. El sonido reflejado no deseado puede afectar negativamente a la acústica del espacio. Una superficie cóncava generalmente concentrará el sonido reflejado, mientras que una superficie convexa generalmente dispersará el sonido reflejado. Un material con una superficie más absorbente absorberá más energía sonora que un material menos absorbente

Un componente reactivo alterará la forma espacial y la velocidad de propagación del campo de sonido, pero no disipa energía. La energía del sonido, debido a que se basa en vibraciones, debe viajar a través de algo: si tienes un vacío de espacio como un agujero negro, no puede haber sonido pero se mueven, como ya se mencionó, a través de un proceso de vibración de moléculas de aire, que crean una reacción en cadena de moléculas vibratorias que el oído percibe como sonido.

Cuanto más lejos esté del origen del sonido, menor será la posibilidad de que pueda sentir la vibración y, por lo tanto, menos podrá escuchar el sonido y este cambia dependiendo de qué tan rápido o lento vibre un objeto para producir ondas sonoras y así los sonidos suelen ser una mezcla de muchos tipos diferentes de ondas sonoras.

Con todo lo mencionado anteriormente, se podría decir que la energía sonora engloba otros tipos de energía también, como la energía cinética por el  movimiento de las partículas, o la energía potencial por los cambios de presión en el medio físico e incluso la energía térmica. 

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    Características de la energía sonora

    El sonido es entonces un conjunto de partículas que viajan o se movilizan de forma organizada como respuesta de algún estimulo especifico en donde estas moléculas contienen una energía que se puede emplear mover objetos incluso, y a su vez puede ser medida, y así para que se puedan movilizar necesitan un medio o de varios materiales por el cual hacerlo pero que a diferencia de las ondas electromagnéticas no se pueden mover en el vacío.

    Esto se debe a que el sonido se mueve a través de las partículas del medio de trasmisión, del mismo modo en que las ondas de un objeto arrojado se agua se esparce por la superficie haciendo mover cualquier objeto que flote a su alrededor.  

    La energía sonora posee varias características, entre ellas la intensidad acústica, la presión sonora, en donde la intensidad acústica es la cantidad de energía que poseen las ondas, o en otras palabras, es la potencia acústica que una onda sonora trasmite por unidad área, expresada en decibelios, mientras que la presión sonora es la fuerza con las que las ondas sonoras empujan un medio y en el sistema internacional se miden en pascuales, en donde equivale a  la fuerza de un Newton.

    Otra característica del sonido es su forma en ondas de compresión u ondas longitudinales, que al entrar al oído hacen vibrar al tímpano, llevando a través de varios procesos esa onda sonora al cerebro en donde este lo procesa en forma de sonido y hace así asociación con sonidos que ya haya escuchado o por el contrario almacena ese sonido nuevo como nueva información.

    Como no todas las ondas sonoras son iguales, no todos los sonidos terminan sonando iguales, ya que unas ondas mueven mas el medio donde se desplazan que otras, moviendo así más aire, por ejemplo, como sucede en la cataratas en donde a esta propiedad se le llama amplitud, y también varía su forma, y a esta otra propiedad se le llama timbre y permite distinguir las diferentes voces y como ya se mencionó, la frecuencia es la propiedad que tienen las ondas de vibrar más que otras.

    Y se mide en la unidad de Hertz y las ondas fuera del alcance del ser humanos, ondas llamadas ultrasonidos (a las de más frecuencia) y a las de menos se les llama infrasonidos pero que  pueden ser captadas por otros seres, como algunos animales e insectos, como por ejemplo el murciélago que puede cazar a pesar de ser ciego porque crea una imagen de su entorno analizando el rebote del sonido de su entorno y de los distintos obstáculos que se encuentren cerca.

    La velocidad de estas ondas lo define el medio en donde se encuentre pero en general suele propagarse más fácilmente en los sólidos que los líquidos, y en los líquidos mayor que los gases, en donde a temperatura ambiente, el sonido se desplaza en el aire a una velocidad de 343 metros por segundo o lo que vendría siendo 1200 kilómetros por hora.

    Las ondas sonoras pierden energía cuando se mueven por un medio. Es por eso que solo puedes escuchar cosas hasta una distancia determinada. También es la razón por la que el sonido viaja menos en los días tormentosos que en los tranquilos. El viento disipa la energía de las ondas sonoras en días de tormenta

    Algunos ejemplos de energía sonora

    Dado que la vitalidad del sonido depende de un medio para transmitir las vibraciones, el sonido debe atravesar el aire, el agua o algún otro medio, y un ejemplo de ello puede ser cuando hablamos, aplaudiendo, llorando, cantando, el canto de los pájaros, o el del agua fluyendo por algún rio, o tocando o golpeando algún objeto, siendo los instrumentos un buen ejemplo de explicación, en donde al tocarlos generan sonidos en forma de música.

    Los instrumentos más grandes, en general, tendrán un sonido más profundo, mientras que los instrumentos más pequeños producirán un sonido de tono más alto, así mismo, independientemente de que el instrumento se produzca con plata, metal, madera o diferentes materiales, afectará el tipo de sonido que emite y cuán ruidosamente tiende a tocarse.

    Las ondas de sonido son similares a las olas del océano y las ondas de luz en otros aspectos. Cuando las olas del océano viajan hacia una bahía, se extienden y ondulan en círculos. Las ondas sonoras también tienen esta propiedad, por lo que se pueden escuchar en las esquinas.

    Es importante recalcar, que las ondas de radio no son en realidad energía sonora y aunque transmiten información sobre el sonido, en realidad son energía electromagnética. El ejemplo más cotidiano que podemos notar la presencia de la energía sonora, es al hablar, en donde nuestras cuerdas vocales vibran por el aire que pasa rápidamente y estas partículas hacen vibrar así las cuerdas vocales y estas vibraciones salen en forma de  sonido y conjunto al lenguaje, se forma el habla.

    Las personas sordas también pueden percibir la música, por ejemplo, ya que como dijimos, la música producida por instrumentos o nuestras voces son vibraciones, así que ellos pueden percibir estas vibraciones con sus otros sentidos. 

    Otro ejemplo de energía sonora, es cuando oímos un tren pasar, y como ya se mencionó, el sonido viaja más rápidamente por materiales solidos que por los líquidos o gaseosos, así que podemos escuchar cuando el tren viene a través de los rieles antes de que se pueda escuchar por el aire. También, las ballenas usan la energía sonora para comunicarse a grandes distancias través del agua y las ondas sonoras que generan mientras se comunican pueden viajar hasta 800 km a través de las aguas del océano.

    ¿Qué usos se le da a la energía sonora?

    Un uso de la energía sonora podría ser en los submarinos o barcos que pueden detectar objetos bajo el agua midiendo la profundidad del agua mediante el uso de ondas de sonidos. Aunque por lo general, la energía del sonido no se usa para energía eléctrica ni para otras necesidades energéticas humanas porque la cantidad de energía que se puede obtener del sonido es bastante pequeña.

    Y no se puede utilizar esta energía sonora para impulsar nuestros coches o iluminar nuestros hogares, podemos utilizar la energía del sonido para aprender sobre nuestro entorno. El uso más simple y obvio de la energía del sonido es para oír. Y a su vez, nos ayuda a comunicarnos con otros a través del habla. Aunque una  forma en que usamos ondas de sonido para aprender sobre nuestro entorno es SONAR (abreviatura de Sound Navigation And Ranging), que se usa para mapear objetos en el fondo del océano.

    SONAR funciona enviando un pulso de sonido y luego midiendo cuánto tiempo tarda ese sonido en rebotar en un objeto y regresar a la fuente. Ese tiempo se puede convertir en una distancia conociendo la velocidad del sonido, y potencialmente proporcionar alertas tempranas justo antes de una erupción volcánica.

    También podemos usar el sonido para ayudar a las personas a protegerse de peligros como el sonido o la bocina del tren y otros vehículos advierten a las personas que cedan, etc  al igual que con la ayuda de sonidos, la mayoría de los animales pueden detectar peligros y peligros antes de que los afecten. Además de ser empleado como medio de entretenimiento ya que sin sonido, no podríamos escuchar música ni ver películas de la misma manera. Y como se mencionó, el sonido viaja más rápido por el agua que por el aire.

    De hecho, la velocidad del sonido a través del agua es aproximadamente 4 veces mayor que la del aire. No obstante, la velocidad del sonido es mucho mayor a través del acero que tanto en el agua como en el aire. Y los rayos están rodeados de aire que se calienta rápidamente y el sonido del trueno proviene de este calentado y al final, el rayo se expande a un ritmo más rápido que el sonido en sí.

     El sonido juega un papel importante en el tratamiento de los pacientes; por ejemplo, los médicos utilizan un estetoscopio para escuchar los latidos del corazón del paciente. La energía del sonido se puede utilizar tanto en medicina como con fines terapéuticos. Por ejemplo, las vibraciones sonoras se utilizan en los ultrasonidos. Cuando se usan de esa manera, las vibraciones sonoras indican la existencia de tumores y otras sustancias en el cuerpo humano, ya que rebotan y emiten ecos que pueden trazar lo que hay allí.

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