Definición de Sonido

Ángel Zamora Ramírez
Licenciado en Física

El sonido son ondas mecánicas que se propagan a través de un medio elástico, el cual puede ser fluido o sólido. Particularmente, conocemos como sonido a las ondas sonoras que son audibles para el ser humano, es decir, cuya frecuencia se encuentra en el rango de 20 a 20,000 Hz y que se propagan a través del aire.

Desde el bullicio callejero hasta tu música favorita están conformados por el mismo fenómeno físico. No obstante, la percepción del sonido varía dependiendo de varios factores que van desde propiedades físicas y anatómicas hasta cuestiones subjetivas.

Las propiedades del sonido

El sonido es una onda mecánica longitudinal, es decir, requiere de un medio físico para propagarse y sus oscilaciones son paralelas a la dirección de propagación. La velocidad a la que se propaga el sonido en un medio depende de las propiedades elásticas de dicho medio. En líneas generales, podemos decir que la velocidad v a la cual viaja el sonido a través de un medio es:

Donde, B es el Módulo de compresibilidad del medio en cuestión y ρ es la densidad del medio. El módulo de compresibilidad incluye las propiedades elásticas del medio y mide qué tanto se comprime este frente a un cambio de presión dado.

La velocidad del sonido cambia no sólo de un medio a otro, también depende de las propiedades termodinámicas y la composición química del medio. Por ejemplo, la velocidad del sonido en el aire a 0°C es de 331 m/s, pero si elevamos la temperatura a 20°C la velocidad de propagación del sonido en el aire sube a 343 m/s. Por otro lado, la velocidad del sonido en el agua es de 1402 m/s a 0°C y de 1482 m/s a 20°C.

Como cualquier otra onda, el sonido también está caracterizado por su frecuencia y su amplitud. La frecuencia de una onda es el número de oscilaciones que se completan en un cierto intervalo de tiempo. En el caso del sonido las frecuencias bajas se interpretan como sonidos graves mientras que al irnos a frecuencias más altas los sonidos se perciben más agudos. La amplitud de una onda está relacionada con qué tanta energía transporta dicha onda y en el sonido esto indica el volumen con el que es percibido.

La escala Decibel

La amplitud de desplazamiento del oído humano va desde los 10^-5 m hasta los 10^-11 m, esto nos brinda un margen de 10⁶. Además, la intensidad del sonido varía en función del cuadrado de la amplitud de las ondas sonoras, volviendo al caso anterior, esto nos indica que hay un rango aproximado de 10¹² intensidades que pueden ser detectadas por el oído humano.

Debido a que podemos escuchar un rango demasiado amplio de intensidades es útil tener una escala logarítmica que nos permita medir el volumen de los sonidos. Dicha escala recibe el nombre de Escala Decibel y está dada por:

Donde β es el nivel del sonido, I es la intensidad de la onda sonora, I₀ es una referencia estándar de intensidad con un valor de 10^-12 W/m2 y que representa el límite inferior en el rango audible por el ser humano. La unidad para medir el volumen es el decibel (dB), este nombre se eligió en reconocimiento al trabajo del científico Alexander Graham Bell.

El sonido musical

Probablemente te has preguntado por qué mientras algunos sonidos parecen molestos, con la música parece no ser este el caso, incluso cuando se trata de una orquesta en donde hay decenas de instrumentos participando. La respuesta a esta pregunta está en la naturaleza de los sonidos musicales.

El sonido musical se produce con ondas sonoras estacionarias que se hacen resonar. Esto puede conseguirse con cuerdas sujetas de ambos extremos que se hacen vibrar y resuenan en una cavidad como en una guitarra, un violín o un piano. También puede lograrse el mismo efecto al hacer resonar corrientes de aire en una cavidad como es el caso de los instrumentos de viento. E incluso también puede obtenerse sonido musical con barras de metal o bloques de madera como ocurre con el xilófono y la marimba.

Las ondas sonoras estacionarias producidas por un instrumento musical sólo pueden vibrar de ciertas maneras determinadas, cada una de estas se llama armónico, y cada armónico a su vez vibra con una frecuencia determinada. El primer armónico o armónico fundamental cuenta con cierto valor para su frecuencia, la frecuencia del segundo armónico será el doble que la frecuencia del primero, el tercer armónico contará con una frecuencia igual al triple de la del armónico fundamental y así sucesivamente. Cuando se hace sonar una nota con un instrumento musical están sonando todos sus armónicos, cada uno con un volumen distinto, y es esta combinación de volúmenes de los armónicos lo que le da el timbre a cada instrumento.

Pero la cosa no queda aquí, y es que estos armónicos también determinan qué notas musicales suenan bien juntas y cuáles causan disonancia. Dos o más notas musicales suenan bien juntas porque tienen armónicos en común, por ejemplo, las notas Do, Mi y Sol de un acorde de Do Mayor. Por otro lado, si dos o más notas musicales no tienen armónicos en común causarán disonancia y no sonarán bien, como cuando tocamos dos notas con un semitono de distancia entre ellas.

Con esto podemos decir que la música nos agrada porque es sonido consonante, organizado y que parece estar íntimamente relacionado con nuestras emociones y la manera en la que nos comunicamos entre nosotros.

Por: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado en Física egresado de la Universidad de Colima. Maestro en Ciencias en Ingeniería y Física Biomédicas egresado del CINVESTAV. Amante de la divulgación científica.
Art. actualizado: Abril 2023; sobre el original de agosto, 2008.

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Zamora Ramírez, A. (Abril 2023). Definición de Sonido. DefinicionABC. Desde https://www.definicionabc.com/ciencia/sonido.php