En este artículo se explica qué son las onda sonoras (u ondas de sonido) en física. Así pues, encontrarás cuáles son las características de las ondas sonoras, ejemplos de cuerpos que generan ondas sonoras y los factores que influyen en la velocidad de una onda sonora.
Índice
¿Qué es una onda sonora?
Una onda sonora (u onda de sonido) es una onda longitudinal que surge de la vibración de una fuente de sonido. Así pues, las ondas sonoras son aquellas ondas que capta nuestro sistema auditivo y conocemos como «sonido».
Las ondas sonoras son ondas tridimensionales que se propagan a través de un medio elástico. Por lo tanto, las ondas sonoras también son ondas mecánicas, pues requieren de un medio que transmita su perturbación.
Una onda sonora se propaga oscilando en la misma dirección en la que avanza. De manera que se producen zonas de compresión, en las que las moléculas están más cerca entre sí y la presión es más alta, y zonas de expansión, en la que las moléculas se separan y la presión es más baja. En definitiva, una onda sonora se propaga produciendo cambios en la densidad de las moléculas y en la presión.
Partes de una onda sonora
Las partes de las ondas sonoras (u ondas de sonido) son las siguientes:
- Elongación (y): es la distancia entre la posición de la onda y su posición de equilibrio.
- Amplitud (A): es la distancia entre la elongación máxima y su posición de equilibrio.
- Ciclo u oscilación: es el recorrido de la onda desde un punto hasta el siguiente punto equivalente.
- Longitud de onda (λ): es la distancia que separa dos puntos equivalentes consecutivos de la onda.
- Periodo (T): es el tiempo que necesita la onda para hacer una oscilación completa.
- Frecuencia (f): es el número de oscilaciones o vibraciones que realiza la onda por unidad de tiempo.
- Frecuencia angular o pulsación (ω): es la velocidad a la que la onda realiza las oscilaciones.
- Velocidad de propagación (v): es la velocidad a la que se propaga la onda.
Ejemplos de ondas sonoras
Una vez hemos visto la definición de una onda sonora, a continuación se muestran varios ejemplos de este tipos de ondas para acabar de asimilar el concepto.
Ejemplos de ondas sonoras:
- Las ondas que emiten las cuerdas vocales son ondas sonoras.
- Las ondas que generan las cuerdas de una guitarra son ondas de sonido.
- Un diapasón produce ondas sonoras.
- Las ondas que salen de un altavoz también son ondas de sonido.
Características de una onda sonora
Las características de una onda sonora (o una onda de sonido) son:
- La intensidad de la onda sonora.
- El tono de la onda sonora.
- El timbre de la onda sonora.
A continuación se explica cada una de las cualidades de las ondas sonoras detalladamente.
Intensidad de una onda sonora
En la práctica, asociamos la intensidad de una onda sonora al volumen del sonido percibido. No obstante, en física, la intensidad de una onda sonora se refiere a la cantidad de energía que transporta dicha onda.
De manera que cuanto mayor sea la cantidad de energía transportada por unidad de tiempo, mayor es la intensidad de la onda sonora. Asimismo, cuanto mayor sea la intensidad de una onda, mayor es su amplitud.
En el Sistema Internacional (SI) la intensidad de una onda de sonido se expresa en vatios partido por metros al cuadrado (W/m2). Pero es más habitual usar los belios (B) o los decibelios (dB) para medir la intensidad de las ondas de sonido.
El valor del umbral de audición del ser humano, esto es, la intensidad más baja que es capaz de captar nuestro sistema auditivo, está entre 0 dB y 25 dB.
Tono de una onda sonora
El tono de una onda sonora se refiere a la frecuencia de la onda. Así pues, los sonidos agudos corresponden a ondas sonoras con una alta frecuencia, mientras que los sonidos graves son ondas sonoras con una frecuencia baja.
El ser humano puede comprender ondas de sonido que se encuentran entre los 20 Hz hasta los 20000 Hz. De hecho, estos límites sirven para definir los infrasonidos y los ultrasonidos.
- Infrasonido: onda de sonido cuya frecuencia es menor que 20 Hz.
- Ultrasonido: onda de sonido cuya frecuencia es mayor que 20000 Hz.
Timbre de una onda sonora
Dependiendo de las características de la fuente de la onda sonora, el timbre de la onda de sonido es diferente. Esta propiedad nos permite distinguir dos ondas de sonido que tienen la misma frecuencia y la misma intensidad.
La variación en el timbre de las ondas sonoras se aprecia claramente en los instrumentos musicales. Por ejemplo, el timbre de las ondas de sonido generadas por una guitarra es distinto al de las ondas de sonido de un diapasón o de un violín.
El timbre de una onda de sonido depende de cómo sea el cuerpo que emite las ondas, de modo que según la forma, el tamaño, el material, etc. del cuerpo, el timbre de la onda sonora generada será diferente.
Velocidad de una onda sonora
La velocidad de propagación de una onda sonora es la velocidad a la que avanza la onda. Por lo tanto, cuanto mayor sea la velocidad de una onda de sonido, más rápido llegará desde el emisor hasta el receptor.
La velocidad de propagación de una onda sonora depende de cuatro factores principalmente:
- Densidad del medio: las ondas sonoras se propagan con más velocidad en los medios que tienen una densidad mayor.
- Elasticidad del medio: cuanto más elástico sea el material o medio por el que se desplaza la onda de sonido, menor será su velocidad.
- Compresibilidad del medio: cuanto mayor sea la compresibilidad del medio, más lenta se propagará la onda sonora.
- Temperatura del medio: la temperatura es directamente proporcional a la propagación de la onda sonora, por lo tanto, cuanto mayor sea la temperatura, más rápido avanzará la onda.
A continuación te dejamos una tabla con el valor de la velocidad de propagación de una onda de sonido según el medio por el que se propaga:
| Medio | Velocidad de propagación (m/s) |
|---|---|
| Caucho | 54 |
| Plomo | 1320 |
| Cobre | 3560 |
| Agua | 1490 |
| Agua de mar | 1530 |
| Oxígeno | 317 |
| Aire | 343 |
