ACÚSTICA

La acústica es la rama de la física que estudia todos los fenómenos físicos que están vinculados a la generación, propagación y detección de ondas mecánicas que se escuchan en una banda de frecuencias, que se hacen llamar las ondas sonoras.

Por lo general, encontramos que las ondas sonoras se propagan en medios líquidos y gaseosos en la forma longitudinal, sin embargo, se puede propagar a través de entornos en los que la cohesión molecular es elevada, como ocurre en los sólidos.

La acústica también está examinando los niveles de intensidad del sonido, que están relacionados con la energía transmitida por ondas de sonido.

Mónica González. (2011). La Física acústica. 4/11/16, de La Guía Sitio web: http://fisica.laguia2000.com/acustica/la-fisica-acustica

En pocas palabras la acústica es una rama de la física y estudia los sonidos creados por las ondas mecánicas debido a su frecuencia y su oscilación.

Ramas de la Acústica

Aerocustica: generación de sonido debido al movimiento turbulento del aire.

Acústica (física): análisis de los fenómenos sonoros mediante modelos físicos y matemáticos.

Acústica arquitectónica: estudio del control del sonido, tanto del aislamiento entre recintos habitables, como del acondicionamiento acústico de locales (salas de conciertos, teatros, etc.), amortiguándolo mediante materiales blandos, o reflejándolo con materiales duros.

Psicoacústica: estudia la percepción del sonido en humanos, la capacidad para localizar espacialmente la fuente, la calidad observada de los métodos de compresión de audio, etcétera.

Bioacústica: estudio de la audición animal (murciélagos, perros, delfines, etc.)

Acústica ambiental: estudio del sonido en exteriores, el ruido ambiental y sus efectos en las personas y la naturaleza, estudio de fuentes de ruido como el tránsito vehicular, ruido generado por trenes y aviones, establecimientos industriales, talleres, locales de ocio y el ruido producido por el vecindario.

Acústica subacuática: relacionada sobre todo con la detección de objetos mediante el sonido sonar.

Acústica musical: estudio de la producción de sonido en los instrumentos musicales, y de los sistemas de afinación de la escala.

Electroacústica: estudia el tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación (micrófonos y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrado comprensión, etc.) amplificación, grabación, producción (altavoces), etc.

Acústica fisiológica: estudio del funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a la corteza cerebral.

Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones.

Macro acústica: estudio de los sonidos extremadamente intensos, como el de las explosiones, turborreactores, entre otros.

Fenómenos Acústicos

Son todos aquellos fenómenos en la propagación del sonido de un medio.

Efecto Doppler.

 El efecto Doppler consiste en una variación de la frecuencia y la longitud de onda recibidas respecto de la frecuencia y la longitud de onda emitidas, que es causada por el movimiento relativo entre el foco emisor de las ondas y el receptor. Fue propuesto por Cristian Doppler (1803-1853) en 1842 en un trabajo llamado "Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros astros". Fizeau descubrió independientemente el mismo fenómeno en 1848 (en Francia se conoce como efecto Doppler-Fizeau). animación Modellus interactiva en la que un foco puntual emite ondas circulares de una determinada frecuencia y longitud de onda. La aplicación permite modificar la velocidad del foco y la longitud de onda emitida, comprobando el efecto que tiene sobre las ondas recibidas.

Mientras el foco emisor permanece en reposo, los frentes de onda son concéntricos alrededor de él y tienen la misma separación en todas las direcciones. En cualquier lugar, la longitud de onda y la frecuencia recibidas son iguales a las emitidas. No se produce efecto Doppler. Sin embargo, cuando el foco se desplaza va emitiendo los frentes de onda sucesivos desde diferentes posiciones. Como la velocidad de propagación de la onda es independiente de ese movimiento del foco, los frentes de onda dejan de ser concéntricos: se aprietan en el sentido hacia donde avanza el foco y se separan en el sentido desde donde se aleja dicho foco. En consecuencia, la longitud de onda recibida es mayor en las zonas que ven alejarse al emisor y es menor en las zonas que lo ven acercarse. Lo contrario le ocurre a la frecuencia.

Lógicamente el efecto Doppler aumenta al incrementarse la velocidad de propagación del foco aumenta (puedes consultar en el documento vinculado la ley que calcula este incremento). Si dicha velocidad supera a la propia velocidad de propagación de la onda por el medio, los frentes de onda se agolpan en la dirección hacia la que avanza el foco, adquiriendo un perfil especial. Se dice en este caso que se produce una onda de choque

Reflexión y Refracción.
La reflexión se produce cuando las ondas sonoras se reflejan al chocar con una pared dura.
Cuando la onda incidente llega formando con la superficie límite un ángulo cualquiera, la onda transmitida modifica su dirección.

Absorción
Cuando una onda de sonido golpea una superficie y parte de la energía de la onda de sonido es absorbida. 

Difracción
La difracción consiste en que una onda puede rodear un obstáculo o propagarse a través de una pequeña abertura.

Radiación

Se denomina radiación al proceso por el que la energía sonora se transmite de una fuente vibrante a un medio.

Resonancia
se presenta cuando la vibración de un cuerpo hace vibrar a otro con la misma frecuencia.

Eco y Reverberación 
El eco se origina por la repetición de un sonido reflejado.
La reverberación se produce cuando después de escucharse un sonido original, este persiste dentro de un local como consecuencia del eco.

Diferencia entre eco y reverberación

Tanto el eco como la reverberación corresponden al mismo fenómeno físico, que es la reflexión del sonido. Los sonidos nos pueden llegar a los oídos por dos caminos: en forma directa o reflejada. Cuando la diferencia de tiempo entre el sonido directo y el reflejado es grande, percibimos al sonido como eco.

La reverberación es la colección de sonidos reflejados por las superficies de un recinto como un auditorio.

Fenómenos acústicos y/o Aplicaciones
Ejemplos
En las salas de conciertos se sitúan placas reflectoras detrás de la orquesta (tornavoces) y también se sitúan paneles reflectores en el techo para reflejar y dirigir el sonido hacia los oyentes.

En una sala con muchas superficies planas reflectores, es difícil entender lo que se dice debido a la gran cantidad de ondas reflejadas. Para reducir estas reflexiones es corriente colocar sobre las paredes y techo materiales absorbentes.

El fenómeno de la difracción nos permite escuchar música en un concierto incluso cuando una persona alta sentada delante de nosotros nos impide ver a los intérpretes. También nos permite oír una conversación a través de una puerta abierta, aunque no veamos a las personas que están hablando 
ejemplos y aplicaciones

El radar Doppler, que se utiliza a menudo para medir la velocidad de objetos como un coche o una pelota, 
transmite con una frecuencia constante. Las señales reflejadas por objetos en movimiento respecto a la antena presentarán distintas 
frecuencias a causa del efecto Doppler.

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Cualidades del sonido.

LA ALTURA es la afinación de un sonido; está determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras (es lo que permite distinguir entre sonidos graves, agudos o medios) medida en ciclos por segundo o hercios (Hz).Para que los humanos podamos percibir un sonido, éste debe estar comprendido entre el rango de audición de 20 y 20.000 Hz. Por debajo de este rango tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos. A esto se le denomina rango de frecuencia audible. Cuanta más edad se tiene, este rango va reduciéndose tanto en graves como en agudos.

LA DURACIÓN es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido, está determinada por la longitud, que indica el tamaño de una onda, que es la distancia entre el principio y el final de una onda completa (ciclo); según esto podemos decir que por duración los sonidos pueden ser largos o cortos. Los únicos instrumentos acústicos que pueden mantener los sonidos el tiempo que quieran, son los de cuerda con arco, como el violín, por ejemplo; los de viento dependen de la capacidad pulmonar, y los de percusión, de los golpes. La guitarra necesita, al igual que el piano, de un martilleo que golpee las cuerdas, y solo se escucha el sonido hasta que la cuerda deja de vibrar.

LA INTENSIDAD equivale a hablar de volumen: un sonido puede ser fuerte o débil. Es la cantidad de energía acústica que contiene un sonido. La intensidad viene determinada por la potencia, que a su vez está determinada por la amplitud y nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil.

Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB). Esta cualidad la medimos con el sonómetro y los resultados se expresan en decibelios (dB) en honor al científico e inventor Alexander Graham Bell.

En este tema el referente al que hago alusión, es la perilla o control de volumen del equipo o reproductor de sonido, a mayor volumen mayor intensidad, a menor volumen menor intensidad.

EL TIMBRE es la cualidad que permite reconocer la fuente emisora del sonido, por ejemplo, entre la misma nota (tono) con igual intensidad producida por dos instrumentos musicales distintos. Se define como la calidad del sonido. Cada cuerpo sonoro vibra de una forma distinta. Las diferencias se dan no solamente por la naturaleza del cuerpo sonoro (madera, metal, piel tensada, etc.), sino también por la manera de hacerlo sonar (golpear, frotar, rascar)

                                                                                               

CUALIDAD	CARACTERÍSTICA	RANGO
Altura	Frecuencia de onda	Agudo, medio, grave
Duración	Longitud de onda	Largo o corto
Intensidad	Amplitud de onda	Fuerte, débil o suave
Timbre		Fuente emisora del sonido

¿En qué medio elástico se propaga el sonido más 

rápidamente?

En el Metal

El sonido viaja más rápido por los elementos sólidos, mientras más compacta sea la consistencia molecular, más rápido viajará el sonido por estas. 
Esto se debe a que el sonido se transmite por la vibración de las moléculas, mientras más esparcidas estén estas, mas difícil es la transmisión de la energía, y ésta se debilita. Es por eso que el sonido no se transmite en el vacío. 
Además, si el sonido se emite con una frecuencia alta y una amplitud de onda estrecha y baja longitud de onda puede llegar más lejos, ya que gasta poca energía en hacer vibrar las moléculas.

A continuación, este link te llevara a un vídeo en el cual podrás ver un ejemplo de el sonido en Acústica a través de un experimento junto con su explicación: