lección 4. cualidades del sonido

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Profesor Daniel Cadena Vargas E – mail: [email protected] 15

LECCIÓN 4

Las cualidades del sonido son aquellas características que permiten diferenciar unos sonidos de otros. Ellas son: Tono, Intensidad y Timbre. 1º Tono o Altura Es la característica del sonido que nos permite clasificarlo como agudo o grave. Esta cualidad depende exclusivamente de la frecuencia: cuanto mayor es la frecuencia más agudo es el sonido y si la frecuencia es baja, el tono es grave. 2º Intensidad Es la característica del sonido por la cual el oído humano distingue sonidos fuertes y sonidos débiles, o qué tan cerca o lejos está la fuente sonora.

(a) Intensidad física (I): La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad física, que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación. Viene expresada por la ecuación:

AP

I = ;

Donde P = Potencia y A = Área Si se supone que no hay absorción por parte del medio de propagación y la potencia radiada por la fuente atraviesa una superficie esférica, la intensidad física es igual a:

2r4P

Iπ

=

Unidades de Intensidad Fisica:

[ ] [ ][ ] 222 cm

Wo

mW

mVatios

AP

I ===

La intensidad física depende de la cantidad de energía que transmite la onda. Ejercicio: Una fuente sonora produce una potencia acústica de W102 3−×π . ¿Cuál es la intensidad de este sonido a una distancia de 6 m? P = W102 3−×π r = 6 m I = ?

( )2

3

2 m64

W102r4

PI

π⋅π=

π=

−



I = 1,39 x 10 –5 W/m2

(b) Intensidad auditiva (B): Corresponde a la sensación percibida por nuestro oído. Depende de la intensidad física y de otros factores característicos de nuestro aparato auditivo.

La intensidad auditiva puede medirse basados en la ley psicofísica de Weber – Fecher, según la cual la sensación es función lineal del logaritmo decimal del estímulo. Es decir:

=

0II

logB (1)

=

0II

log10B (2)

Donde: I0 = 10 –12 W/m2 = 10 –16 W/cm2 (es la intensidad física mínima audible por el ser humano) La intensidad auditiva se mide en beles (b) o decibeles (db), según se utilice las fórmulas (1) o (2), respectivamente.

Intensidad fisiológica de un sonido La intensidad fisiológica o sensación sonora de un sonido se mide en decibelios (dB). Por ejemplo, el umbral de la audición está en 0 dB, la intensidad fisiológica de un susurro corresponde a unos 10 dB y el ruido de las olas en la costa a unos 40 dB. La escala de sensación sonora es logarítmica, lo que significa que un aumento de 10 dB corresponde a una intensidad 10 veces mayor: por ejemplo, el ruido de las olas en la costa es 1.000 veces más intenso que un susurro, lo que equivale a un aumento de 30 dB.



Ejercicios resueltos: a. Un sonido tiene una intensidad de 2 x 107 W/m2. ¿Cuál es su nivel de intensidad en

decibeles?

( ) db01.193102log10

mW

10

mW

102log10

II

log10B 19

212

27

0

=×=

×==

−

b. El nivel de intensidad de un sonido es 19.32 db, ¿cuál es su intensidad física?

0

10

B

0

0

II

10

II

log10B

II

log10B

=

=

=

( )2

1112932.10

10

B

mw

1055.81010I10I −− ×===

c. Una persona aumenta el nivel sonoro de su voz de 30 db a 60 db. ¿Cuántas veces

aumentó la intensidad del sonido emitido?

( )

( )

0

1

0

2

0

2

0

1

2

2

1

II

log10II

log10BB2

2II

log10B2

1II

log10B

?I

B2db60B

Bdb30B

−=−

=

=

=====

1

210B

II

10 =

113

110

30

110

B

2 I1000I10I10I10I ==== Rta.: Aumenta 1000 veces.



d. La intensidad de un sonido es el triple de la intensidad del sonido mínimo audible por el hombre. ¿Cuál es su nivel de intensidad?

db77.43log10II3

log10II

log10B0

0

0

==

==

e. Teniendo en cuenta que la intensidad del sonido mínimo audible por el hombre es de 10–12 W/m2, ¿qué distancia mínima debe alejarse una persona de una fuente sonora puntual de potencia acústica W106 8−×π para no oírla?

m47.122

mW10

W10621

r

IP

21

I4P

rI4

Pr

IP

r4IP

AAP

I

212

8

000

2

0

2

=×π

×π=

π=

π=⇒

π=

=π⇒=⇒=

−

−

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