Acústica el sonido parte 1

Fecha Publicado el 07 de Noviembre del 2007
Post publicado Publicado por yolatl en Fisica
  • Que es el Sonido
  • Que es la frecuencia fhz
  • Que es un decibelio (dB)
  • Como se mide el nivel sonoro
  • Que es el dB(A) o ponderacion "A"
  • Como se suman los niveles de sonido
  • A partir de que niveles el sonido es perjudicial
  • Que es la presion Acústica y el nivel de presión Acústica
  • Que es el Sonido

    El sonido es la vibración de un medio elastico, bien sea gaseoso, liquido o solido. Cuando nos referimos al sonido audible por el oido humano, estamos hablando de la sensacion detectada por nuestro oido, que producen las rapidas variaciones de presion en el aire por encima y por debajo de un valor estatico. Este valor estatico nos lo da la presion atmosferica (alrededor de 100.000 pascals) el cual tiene unas variaciones pequeñas y de forma muy lenta, tal y como se puede comprobar en un barometro.

    ¿Como son de pequeñas y de rapidas las variaciones de presion que causan el sonido?. Cuando las rapidas variaciones de presion se centran entre 20 y 20.000 veces por segundo (igual a una frecuencia de 20 Hz a 20 kHz) el sonido es potencialmente audible aunque las variaciones de presion puedan ser a veces tan pequeñas como la millonesima parte de un pascal. Los sonidos muy fuertes son causados por grandes variaciones de presion, por ejemplo una variacion de 1 pascal se oiria como un sonido muy fuerte, siempre y cuando la mayoria de la energia de dicho sonido estuviera contenida en las frecuencias medias (1kHz - 4 kHz) que es donde el oido humano es mas sensitivo.

    El sonido lo puede producir diferentes fuentes, desde una persona hablando hasta un altavoz, que es una membrana movil que comprime el aire generado ondas sonoras.

    Que es la Frecuencia fhz

    Como hemos visto el sonido se produce como consecuencia de las compresiones y expansiones de un medio elastico, o sea de las vibraciones que se generan en el.

    La frecuencia de una onda sonora se define como el numero de pulsaciones (ciclos) que tiene por unidad de tiempo (segundo).La unidad correspondiente a un ciclo por segundo es el herzio (Hz).

    Las frecuencias mas bajas se corresponden con lo que habitualmente llamamos sonidos "graves" , son sonidos de vibraciones lentas. Las frecuencias mas altas se corresponden con lo que llamamos "agudos" y son vibraciones muy rapidas.

    El espectro de frecuencias audible varia segun cada persona, edad etc. Sin embrago normalmente se acepta como el intervalos entre 20 Hz y 20 kHz.

    Que es un Decibelio dB

    El decibelio es una unidad logaritmica de medida utilizada en diferentes disciplinas de la ciencia. En todos los casos se usa para comparar una cantidad con otra llamada de referencia. Normalmente el valor tomado como referencia es siempre el menor valor de la cantidad. En algunos casos puede ser un valor promediado aproximado. En Acústica la mayoria de las veces el decibelio se utiliza para comparar la presion sonora, en el aire, con una presion de referencia. Este nivel de referencia tomado en Acústica, es una aproximacion al nivel de presion minimo que hace que nuestro oido sea capaz de percibirlo. El nivel de referencia varia logicamente segun el tipo de medida que estemos realizando. No es el mismo nivel de referencia para la presion acústica, que para la intensidad acústica o para la potencia acústica. A continuacion se dan los valores de refeerncia.

    Nivel de Referencia para la Presion Sonora (en el aire) = 0.00002 = 2E-5 Pa (rms)
    Nivel de Referencia para la Intensidad Sonora ( en el aire) = 0.000000000001 = 1E-12 w/m^2
    Nivel de Referencia para la Potencia Sonora (en el aire) = 0.00000000001 = 1E-12 w

    Como su nombre indica el decibelio es la decima parte del Bel. El Bel es el logaritmo en base 10 de la relacion de dos potencias o intensidades. No obstante esta unidad resulta demasiado grande por lo que se ha normalizado el uso de la decima parte del Bel, siendo el decibel o decibelio. La formula para su aplicacion es la siguiente, partiendo que la intensidad acustica en el campo lejano es proporcional al cuadrado de la presion acustica, se define el nivel de presion sonora como:

    Lp = 10log (p^2/pr) = 20 log p/pr

    Siendo Lp = Nivel de Presion sonora; p la presion medida; pr la presion de referencia (2E-5 Pa)

    Como es facil ver el nivel de referencia siempre se corresponde con el nivel de 0 dB:

    Lp = 20log (0.00002/0.00002) = 20log(1) = 20 * 0 = 0 dB

    Por la tanto en 0 dB tenemos el umbral de audicion del oido humano, se supone que no es posible oir por debajo de este nivel, o sea variaciones de nivel en la presion del aire inferiores a 0,00002 pascal.

    La razon por la que se utiliza el decibelio es que si no, tendriamos que estar manejando numeros o muy pequeños o exesivamente grandes, llenos de ceros, con lo que la posibilidad de error seria muy grande al hacer calculos. Ademas tambien hay que tener en cuenta que el comportamiento del oido humano esta mas cerca de una funcion logaritmica que de una lineal, ya que no percibe la misma variacion de nivel en las diferentes escalas de nivel, ni en las diferentes bandas de frecuencias.

    Como se mide el Nivel Sonoro

    Para medir el nivel sonoro disponemos de los Sonometros. Estos aparatos nos permiten conocer el Nivel de Presion sonora o SPL (Sound Presure Level). Normalmente suelen ser sistemas digitales y presentan en una pantalla de cristal liquido los valores medidos. Estos siempre se dan como decibelios dB y en referencia al valor antes señalado de (2E-5 Pa). Con el sonometro es posible ademas del hallar el valor rms de la presion, tambien ver los picos maximos y niveles minimos de la medida. Como se vera en el capitulo de ponderaciones, los sonometros normalmente no dan la medida en dB lineales si no que dan ya con la ponderacion y son dBA/dBC etc..

    Una funcion muy utilizada a la hora de medir niveles de presion acustica y que ofrecen los sonometros es la medicion en modo Leq. Normalmente se utiliza el Leq 1´ (leq a un minuto). El sonometro mide las diferentes presiones que se generan durante un tiempo determinado (Leq X) siendo X = 1 minuto en nuestro caso, el valor que nos da al finalizar el minuto de medida es un valor en dB que equilvadria al de una señal de valor continuo durante todo el minuto y que utilizaria la misma energia que se ha medido durante el minuto. Hay que observar que en una medida de un minuto los valores varian y si se quiere determinar un valor medio de ruido hay que hacerlo con la funcion Leq, de otra forma se obtendran valores erroneos puesto que podemos tener valores de pico durante un instante y no ser representativos del nivel de ruido normal que se esta intentando determinar.

    Que es el dBA o la ponderacion -A

    En el punto anterior hemos visto que el dB es un valor lineal, quiere decir que los valores medidos son los valores tomados como validos sin que sufran ninguna alteracion. Si los valores de presion acústica los medimos de esta forma, linealmente, aun siendo cierta dicha medida, tendra poco valor en cuanto a la percepcion del odio humano. El oido no se comporta igual para el mismo nivel de presion en diferentes frecuencias. Por ejemplo tomemos un sonido lineal en toda la banda de 20 Hz a 20 kHz tenemos en todas las bandas un nivel de 30 dB, si nuestro oido fuese lineal oiriamos los mismo o mejor con la misma intensidad auditiva las frecuencias mas bajas, que las medias y que las agudas. Sin embargo esto no es cierto el oido humano tiene una menor sensivilidad en las frecuencias mas graves, y en las mas agudas frente a las medias. Lo que mas oimos por tanto son las frecuencias medias, y las que menos las mas graves seguidas de las mas agudas.

    Como vemos es necesario encontrar una forma de ajustar los niveles de dB que hemos medido con la percepcion que el oido tiene de los mismos segun cada ferceuncia. Esta correccion se realiza ponderando los dB medidos mediante una tabla de ponderacion ya especificada y que se llama tabla "A". Los decibelios ya ponderados en "A" se representan como dBA y los no ponderados, llamados lineales, como dB.

    Por ejemplo si en una frecuencia de 100 Hz hemos medido 80 dB, al ponderarlo pasaran a ser 60,9 dBA, esto quiere decir que un nivel de presion sonora de 80 dB en una frecuencia de 100 Hz es oida por nuestro sistema de audicion como si realmente tuviese 60,9 dBA y no 80 dB.

    Al final se adjuntan unas tablas con las ponderaciones de A y C.

    Como se suman los niveles de sonido

    Hemos visto que el decibelio es una funcion logaritmica y por tanto cuando hablamos de dB de presion sonora no es posible sumarlos sin mas. Por ejemplo 30 dB + 30 dB no es igual a 60 dB si no a 33 dB como vamos a ver a continuacion.
    Para poder sumar dos decibelios podemos emplear la siguiente ecuacion:

    Suma dB1 + dB2 = 10 log (10^(dB1/10) + 10^(dB2/10)) 30 dB + 30 dB = 10 log(10^(30/10) + 10^(30/10) =
    10 log(10^3 + 10^3) = 10 log ( 1000 + 1000) = 33 dB

    La suma de dos dB nunca puede ser mas de 3 dB mas que el mayor de los dos. Si la diferencia que hay entre los dos valores a sumar es mayor de 10 dB la suma no tiene valor practico y se toma el valor del mayor de los dos. Por ejemplo si sumamos 20 dB + 10 dB el resultado sera igual a 20 dB (aproximado). Solamente son significativos para la suma los valores que tienen una diferencia menor a 10 dB.

    A partir de que niveles el sonido es perjudicial

    Por encima de los 100 dBA es muy recomendable siempres que sea posible utilizar protectores para los oidos. Si la exposicion es prolongada, por ejemplo en puestos de trabajos, se considera necesario el utilizar protectores en ambientes con niveles de 85 dBA, siempre y cuando la exposicion sea prolongada. Los daños producidos en el oido por exposiciones a ruidos muy fuertes son acumulativos e irreversibles, por lo que se deben de extremar las precauciones. De la exposicion prolongada a rudios se observan transtornos nerviosos, cardiacos y mentales.

    Que es la Presion Acústica y el Nivel de Presion Acústica

    La presion sonora como hemos visto antes, es la presion que se genera en un punto determinado por una fuente sonora. El nivel de presion sonora SPL se mide en dB(A) SPL y determina el nivel de presion que realiza la onda sonora en relacion a un nivel de referencia que es 2E-5 Pascal en el aire.

    Es el parametro mas facil de medir, se puede medir con un sonometro. Su valor depende del punto donde midamos, del local etc. Realmente no da mucha informacion sobre las caracteristicas acusticas de la fuente, a no ser que se haga un analisis frecuencial de los nivel de presion, dado que el SPL siempre esta influenciado por la distancia a la fuente, el local etc.


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    Comentarios en "Acústica el sonido parte 1"

    Comentario laa rubiiaa Dice:
    Fecha Publicado el 23 de Marzo del 2008
    em.. estoi haciendoo umm trabaajiitooh praccticooh de musicaa ¬¬
    ii estoo me ayuudoo bastaantee
    unn monntonazoo de beziitozzz
    qe esteenn asii commo muii bieem;)
    aksjakjskasj
    baaaai :)
    www.fotolog.com/qemiraass2
    paseensee i effees

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