Acústica el sonido parte 2

Fecha Publicado el 07 de Noviembre del 2007
Post publicado Publicado por yolatl en Fisica
  • Que es la intensidad Acustica y el nivel de intensidad Acustica
  • Que es la potencia Acústica y el nivel de potencia Acústica
  • Cual es la velocidad de propagacion del sonido en el Aire, Agua...
  • Que es el Tiempo de Reverberacion
  • Que es el coeficiente de absorcion de un material
  • Tablas de Ponderacion A y C
  • Que es el Eco, Reverberacion y Resonancia
  • Que es la altura (tono) de un sonido
  • Que es el timbre
  • Que es la Intensidad Acústica y el Nivel de Intensidad Acústica

    Se puede definir como la cantidad de energia sonora transmitida en una direccion determinada por unidad de area. Con buen oido se puede citar dentro de un rango de entre 0.000000000001 w por metro cuadrado, hasta 1 w.

    Para realizar la medida de intensidades se utiliza actualmente analaizadores de doble canal con posibilidad de espectro cruzado y una sonda que consiste en dos microfonos separados a corta distancia. Permite determinar la cantidad de energia sonora que radia una fuente dentro de un ambiente ruidoso. No es posible medirlo con un sonometro. El nivel de intensidad sonora se mide en w/m2.

    Que es la potencia Acústica y el Nivel de Potencia Acústica

    La potencia acústica es la cantidad de energia radiada por una fuente determinada. El nivel de potencia Acústica es la cantidad de energia total radiada en un segundo y se mide en w. La referencia es 1pw = 1E-12 w.

    Para determinar la potencia acustica que radia una fuente se utiliza un sistema de medicion alrededor de la fuente sonora a fin de poder determinar la energia total irradiada.

    La potencia acustica es un valor intrinseco de la fuente y no depende del local donde se halle. Es como una bombilla, puede tener 100 w y siempre tendra 100 w la pongamos en nuestra habitacion o la pongamos dentro de una nave enorme su potencia siempre sera la misma. Con la potencia acustica ocurre lo mismo el valor no varia por estar en un local reverberante o en uno seco.Al contrario de la Presion Acústica que si que varia segun varie las caracteristicas del local donde se halle la fuente, la distancia etc.

    Cual es la velocidad de propagacion del sonido en el aire, agua etc...

    La velocidad de propagacion del sonido en el aire es de unos 334 m/s . y a 0º es de 331,6 m/s. La velocidad de propagacion es proporcional a la raiz cuadrada de la temperatura absoluta y es alrededor de 12 m/s mayor a 20º. La velocidad es siempre independiente de la presion atmosferica.

    En el agua la velocidad de propagacion es de 1500 m/s. Es posible obtener medidas de temperatura de los oceanos midiendo la diferencia de velocidad sobre grandes distancias.

    Si necesitas mas datos sobre la propagacion del sonido en los materiales recurre al CRC Handbook of Chemistry & Physics.

    Que es el Tiempo de Reverberacion

    El Tiempo de Reverberacion RT, es el tiempo que tarda una señal, desde que esta deja de sonar, en atenuarse un nivel de 60 dB. Para realizar la medida se genera un ruido y se mide a partir de que este deja de sonar, entonces se determina el tiempo que tarda en atenuarse 60 dB.

    El Tiempo de Reverberacion se mide de forma frecuencial, esto es, un local no tien el mismo RT en 200 Hz que en 4 kHz. Ello es debido a que el RT biene determinado por el Volumen de la sala, y por los coeficientes de absorcion de sus superficies, o si se prefiere por las superficies con un coefiencte de absorcion determinado. Como los coeficientes de absorcion de los diferentes materiales que componen cualquie local no son iguales para todas las frecuencias, las reflexiones generadas en el interior del local seran diferentes para cada frecuencia y por lo tanto el RT del local es diferente segun las frecuencias.

    Para calcular la RT de un local sin realizar mediciones se puede utilizar la formula de Sabine:

    RT60 = 0,163 * (V/A)

    V = Volumen de la sala en m3 y A = Superficie de Absorcion en m2

    Como norma cuanto mayor es el local mayor es el RT. Si los materiales que lo componen internamete son poco absorbentes el RT tambien aumentara.

    El valor de RT es muy importante si se quiere conseguir buenos niveles de inteligibilidad dentro de los locales.

    Que es el Coeficiente de Absorcion de un material

    El coeficiente de absorcion de un material es la relacion entre la energia absorbida por el material y la energia reflejada por el mismo. Dada esta formulacion su valor siempre esta comprendido entre 0 y 1. El maximo coefciente de absorcion esta determinado por un valor de 1 donde toda la energia que incide en el material es absorbida por el mismo, y el minimo es 0 donde toda la energia es reflejada.

    El coeficiente de absorcion varia con la frecuencia y por tanto los fabricantes de materiales acusticos dan los coeficientes de absorcion por lo menos en resolucion de una octava.

    Sabiendo los materiales de una sala y sabiendo sus coeficientes de absorcion podemos saber como sonora esa sala en cada frecuencia y podremos tambien saber, mediante la formula de Sabine, Eyring etc, el tiempo de reverberacion tambien por frecuencias.

    Tablas de Ponderacion A,C y U (dB).

     

    Nominal ..............Exacta

    Frecuencia.......... Frecuencia .........A-weight ..........C-weight ........U-weight

    10 ...........................10.00 ...............-70.4 ...............-14.3............... 0.0
    12.5 ........................12.59 ...............-63.4 ...............-11.2 ...............0.0
    16 ...........................15.85 ...............-56.7 ................- 8.5 ...............0.0
    20 ...........................19.95 ...............-50.5 ................- 6.2 ...............0.0
    25 ...........................25.12 ...............-44.7 ................- 4.4 ...............0.0
    31.5 ........................31.62 ...............-39.4 ................- 3.0 ...............0.0
    40 ...........................39.81 ...............-34.6 ................- 2.0 ...............0.0
    50 ...........................50.12 ...............-30.2 ................- 1.3 ...............0.0
    63 ...........................63.10 ...............-26.2 ................- 0.8 ...............0.0
    80 ...........................79.43 ...............-22.5 ................- 0.5 ...............0.0
    100 .......................100.00 ...............-19.1 ................- 0.3 ...............0.0
    125 .......................125.9 .................-16.1................ - 0.2 ...............0.0
    160 .......................158.5 .................-13.4 ................- 0.1 ...............0.0
    200 .......................199.5 .................-10.9 ..................0.0 ................0.0
    250 .......................251.2 ..................- 8.6 ..................0.0 ................0.0
    315 .......................316.2.................. - 6.6 ..................0.0 ................0.0
    400 .......................398.1 ..................- 4.8 ..................0.0 ................0.0
    500 .......................501.2 ..................- 3.2 ..................0.0 ................0.0
    630 .......................631.0 ..................- 1.9 ..................0.0 ................0.0
    800 .......................794.3 ..................- 0.8 ..................0.0 ................0.0
    1000 ...................1000.0 .....................0.0 ..................0.0 ................0.0
    1250 ....................1259 ....................+ 0.6.................. 0.0 ................0.0
    1600 ....................1585 ....................+ 1.0 ................- 0.1................ 0.0
    2000 ....................1995 ....................+ 1.2 ................- 0.2 ................0.0
    2500 ....................2512 ....................+ 1.3 ................- 0.3 ................0.0
    3150 ....................3162 ....................+ 1.2 ................- 0.5 ................0.0
    4000 ....................3981 ....................+ 1.0 ................- 0.8 ................0.0
    5000 ....................5012 ....................+ 0.5 ................- 1.3 ................0.0
    6300 ....................6310 .....................- 0.1 ................- 2.0 ................0.0
    8000 ....................7943 .....................- 1.1 ...............- 3.0 .................0.0
    10000 ................10000 .....................- 2.5 ...............- 4.4 .................0.0
    12500 ................12590 .....................- 4.3 ...............- 6.2 ...............- 2.8
    16000 ................15850 .....................- 6.6 ...............- 8.5 ..............-13.0
    20000 ................19950 .....................- 9.3 ..............-11.2 ..............-25.3
    25000 ................25120 ....................-37.6
    31500 ................31620 ....................-49.7
    40000 ................39810 ....................-61.8

    Que es Eco, Reverberación y Resonancia

    Cuando se genera un sonido en el interior de un local las superficies que componen el mismo ocasionan una serie de diferentes efectos dependiendo del las características de dichas superficies.

    Esto ocurre porque las ondas sonoras inciden en las diferentes superficies y estas las reflejan de diferente forma según su coeficiente de reflexión acústica.

    Como es lógico, primero siempre se percibe el sonido directo, esto es, el sonido que nos llega a nuestro oído sin que se aún se halla reflejado en ninguna superficie. Una vez recibido el sonido directo, llegará a nuestros oídos, con un retraso de tiempo con respecto al sonido directo, el sonido reflejado por las superficies del local.

    Tanto el retraso como el nivel sonoro del sonido reflejado dependen de las características físicas del local y sus superficies.

    Si el retraso entre el sonido directo y el reflejado es mayor de 1/10 de segundo, nuestro sistema de audición será capaz de separar las dos señales y percibirlas como tales, primero una y después la otra, esto es lo que se entiende por eco. Por ejemplo: supongamos que estamos dentro de un local de grandes dimensiones y una persona que esta separada de nosotros a cierta distancia nos dice "HOLA"; primero llegara a nuestros oídos el "HOLA" del sonido directo, y en el caso de un Eco este nos llegara como mínimo 1/10 segundo después, por lo tanto oiremos "HOLA....(1/10 segundo minimo)...HOLA", y lo interpretaremos efectivamente como dos mensajes diferentes separados por un intervalo de tiempo determinado. Sin embargo nuestro interlocutor únicamente ha articulado un "HOLA".

    Cuando en la misma situación que en el caso anterior, el sonido reflejado nos llega con un tiempo inferior a 1/10 de segundo, nuestro sistema de audición no es capaz de separar ambas señales y las toma como una misma pero con una duración superior de esta. Normalmente esto se entiende como reverberación. La reverberación de un local se mide según su tiempo de reverberación (rt) en segundos y varia según la frecuencia de análisis que se utilize. Esto es debido a que los diferentes materiales que componen las superficies del local no se comportan por igual en todo el espectro sonoro, y por tanto los coeficientes de absorción de cada superficie de un mismo material varia según la frecuencia. Conociendo el tiempo de reverberación de un local podemos saber como se comportara el mismo en diferentes aplicaciones. Cuando el tiempo de reverberación alcanza valores muy altos con respecto al sonido directo, puede ocurrir un enmascaramiento de este y se puede perder la capacidad de entender la información contenida en el mensaje que se percibe.

    La resonancia se ocasiona cuando un cuerpo entra en vibración por simpatía con una onda sonora que incide sobre el y coincide su frecuencia con la frecuencia de oscilación del cuerpo o esta es múltiplo entero de la frecuencia de la onda que le incide.

    Que es la altura (tono) de un sonido

    Como ya sabemos la frecuencia es una entidad física y por tanto puede ser medida de forma objetiva por diferentes medios. Por contra la altura o tono de un sonido es un fenómeno totalmente subjetivo y por tanto no es posible medirlo de forma objetiva.

    Normalmente cuando se aumenta la frecuencia de un sonido, su altura también sube, sin embargo esto no se da de forma lineal, o sea no se corresponde la subida del valor de la frecuencia con la percepción de la subida de tono.

    La valoración subjetiva del tono se ve condicionada no solo por el aumento de la frecuencia si no también por la intensidad, y por el valor de dicha frecuencia. Para frecuencias inferiores a 1.000 Hz (incluida esta), si se aumenta la intensidad el tono disminuye, entre 1.000 Hz y 5.000 Hz el tono es prácticamente independiente de la intensidad que tenga, por encima de 5.000 Hz el tono aumenta si aumenta la intensidad.

    La unidad de altura es el "Mel". (en ocasiones se utiliza el "Bark" equivalente a 100"Mels").

    Que es el timbre

    ¿Por que podemos distingir el sonido de un piano al de una trompeta, o el de un violin a una viola, o la voz de nuestro hermano con la de un amigo?.

    El timbre hace posible que cada instrumento pueda tener un color determinado y particular que lo distingue de otros aun cuando su espectro sonoro pueda parecer similar.

    El timbre esta formado por un conjunto de frecuencias de alturas sonoras fijas (ámbito de formantes). De forma sencilla se puede decir que el timbre lo forma la frecuencia fundamental del instrumento, más su composición armónica.

    La frecuencia fundamental de dos instrumentos diferentes puede ser la misma, pero su composición armónica es diferente y es lo que hace que los podamos distinguir. Por ejemplo: si generamos una frecuencia de 440 Hz con un piano y con una guitarra, aun cuando ambos están afinados en la misma frecuencia y generando la misma, cada uno suena diferente. Esto es debido a que cada instrumento genera una serie de armónicos según la construcción del propio instrumento, en el piano el arpa metálico y la caja generan una serie de armonicos con una serie de niveles sonoros que le dan su sonido característico. En la guitarra la caja, las cuerdas etc le confieren a la misma frecuencia un sonido diferente.

    La forma de ejecutar el instrumento y la intensidad hacen también que el timbre varíe, al hacer variar su composición armónica.


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