Este es el primer artículo de la serie «Introducción al sonido«, el que también pueden encontrar en forma de video en el canal Sonus Machina, en este explico de manera simple y resumida qué es el sonido.
La idea de esta serie es ir construyendo el fundamento de la teoría del sonido sin muchas complicaciones, para luego ir adentrándonos en temas un poco más complejos como la electroacústica, sistemas digitales, estudios, DAWs, etc.
Un fenómeno físico
El sonido es un fenómeno físico. Es la consecuencia del movimiento vibratorio de un cuerpo, que llamaremos fuente, y consiste en la alteración mecánica de las partículas de un medio elástico sólido, líquido o gaseoso (como, por ejemplo, el aire) producida por esta fuente.
Las vibraciones se propagan a través de este medio en forma de ondas sonoras y son finalmente capaces de provocar la sensación auditiva, entrando por el pabellón del oído, haciendo vibrar el tímpano, el que a su vez estimula el mecanismo del oído medio (que consiste en un conjunto de huesecillos llamados martillo, yunque y estribo), el que termina estimulando la cóclea o caracol, quien es la encargada de transformar las vibraciones del sonido en impulsos nerviosos, que llegan hasta el cerebro vía el nervio auditivo.
Es importante señalar que en la propagación a través del medio elástico sólo hay transporte de energía y no de materia.
Propagación del sonido
El sonido es percibido por los seres humanos y animales principalmente a través del aire y se propaga por la vibración de las moléculas de aire situadas cerca de la fuente de vibración. Estas moléculas de aire transmiten a su vez su propia vibración a las moléculas de aire vecinas, las que a su vez transmiten su vibración a sus vecinas y así sucesivamente.
Velocidad del sonido
La velocidad con las que estas vibraciones se propagan se conoce como velocidad del sonido y esta velocidad depende del medio de propagación, así como de las condiciones de temperatura, densidad, etc.
Para el aire la velocidad del sonido a 0°C es de 331,3 m/s. Y para calcular la velocidad del sonido a cualquier temperatura utilizamos la siguiente ecuación:
Vs = V0 + βT
Donde:
- V0 = 331,3 m/s (la velocidad del sonido a 0°C)
- β = 0,606 m/(s°C) (la variación de la velocidad del sonido por grado de temperatura)
- T[°C], es la temperatura en grados Celcius.
Por ejemplo, si la temperatura ambiente es de 15 °C, la velocidad de propagación del sonido es:
Vs = 331,3 + 0,606 * 15 ≈ 340 m/s = 1.224 km/h
Este valor corresponde a lo que conocemos como 1 MACH.
Medios de propagación
Como hemos dicho el sonido se transmite principalmente a través del aire, pero se transmite aún mejor a través de sólidos y líquidos. Por otro lado, en el vacío, al carecer de moléculas que puedan vibrar, el sonido no puede transmitirse. Dicho de otra forma, mientras más sólido el medio por el que se propaguen las vibraciones, más alta será la velocidad del sonido. Por ejemplo, bajo el agua el sonido es aproximadamente 4,5 veces más veloz que en el aire y en el acero es 18 veces más veloz.
Presión sonora
La vibración de las moléculas de aire provoca una variación pequeña en la presión atmosférica, pero lo suficientemente potente como para ser percibida por nuestro órgano auditivo. En otras palabras, una onda sonora produce una onda de presión que se propaga por el aire. La pequeña variación de la que hablamos se denomina presión sonora, y se define como la diferencia en un instante de tiempo entre la presión instantánea y la presión atmosférica estática.
La presión acústica cambia muy rápidamente mientras que la presión atmosférica cambia muy lentamente. El oído humano (y por cierto el de los animales también) está especialmente diseñado para captar estas variaciones rápidas creando en definitiva la sensación auditiva.
La presión atmosférica y sonora se mide en pascales (Pa), estableciéndose la presión atmosférica en torno a los 101.325 Pa (o 1013,25 hPa) a nivel del mar. La presión sonora tiene valores muy inferiores a la atmosférica, situándose el umbral de audición en torno a los 20 mPa y el umbral del dolor en torno a los 20 Pa.
Avance
El número de veces con las que cambia la presión acústica en una unidad de tiempo es lo que en física se conoce como frecuencia, pero este es un tema que veremos más adelante, así como también la diferencia entre presión acústica y potencia acústica.
Durante los próximos artículos nos adentraremos aún más en este fascinante mundo del sonido. Aprenderemos acerca del movimiento ondulatorio, amplitud, frecuencia y muchos otros conceptos básicos y claves para poder manipular el sonido de forma efectiva en nuestras composiciones y mezclas.
Sonus Machina 