ACÚSTICA ELEMENTAL
Y SU RELACIÓN CON
LA MÚSICA.
1
ACÚSTICA
Frecuencia
Amplitud
Duración
Timbre
2
0. Ondas Sonoras

Definiciones
Sonido: Las ondas acústicas constituyen fluctuaciones de presión
que pueden existir en un fluido compresible (aire) de moderada
intensidad.
Los fluidos presentan fuerzas restaurativas las cuales son
responsables por la propagación de la onda sonora la cual
ocurren cuando el fluido se comprime y expande.
Expansión
Compresión
3
ACÚSTICA
Acústica es una disciplina de las ciencias físicas que
se ocupa de la producción, control, propagación,
recepción y audición de los sonidos y por extensión de
los ultrasonidos.
 La acústica musical se ocupa de la investigación de
los fundamentos físicos de la música, de los
instrumentos musicales, de los recintos de concierto,
etc.
 La esencia de la música es el sonido. La naturaleza
del sonido está conformada por sus componentes o
parámetros, que son:
 Frecuencia
 Amplitud o Intensidad
 Timbre
 Duración
4
 Transientes




SONIDO: Son ondas producidas por determinados
movimientos vibratorios periódicos (regulares), de
frecuencia definida y proveniencia fácil de establecer.
El sonido es una onda mecánica longitudinal porque
las partículas del medio vibran en la dirección de
propagación de las ondas.
RUIDO: Son ondas producidas por movimientos
vibratorios aperiódicos (irregulares), de frecuencia
imprecisa y proveniencia incierta.
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CUALIDADES DEL SONIDO: Son aquellas
características que permiten diferenciar unos sonidos
de otros. En la audición se distinguen tres cualidades
del sonido: tono o altura, intensidad y timbre.
(Duración).
 Tono o altura: es la característica del sonido por la cual
una persona distingue sonidos graves y agudos.
(Frecuencia)
 Intensidad: es la característica del sonido por la cual el
oído distingue sonidos fuertes y sonidos débiles, o qué
tan cerca o tan lejos está la fuente sonora. (Amplitud)
 Timbre: es la cualidad del sonido que nos permite
distinguir los sonidos emitidos por dos fuentes
diferentes aun cuando tengan el mismo tono y al
6
misma intensidad.

1. FRECUENCIA: (TONO O ALTURA)





Es el número de oscilaciones, ciclos o vibraciones por segundo que
produce una partícula. Su unidad de medida es el Hertz. (Hz.)
El oído normal percibe frecuencias comprendidas entre 20 y 20.000
Hz, aproximadamente. Sin embargo esta percepción de frecuencias
no es lineal ya que está relacionada también con la intensidad y la
duración.
Las frecuencias que están bajo los 20 Hz. se denominan infrasonidos
y aquellas que están sobre los 20.000 Hz. se denominan
ultrasonidos. El oído humano no está capacitado para escuchar estas
frecuencias. Sin embargo, determinados animales sí pueden
escucharlas, tal como el perro (silbato silencioso) y el murciélago
(radar natural). El estudio y desarrollo de los ultrasonidos es muy
útil para diversas disciplinas: la medicina, los aparatos de guerra, la
geografía, etc.
En música la frecuencia genera la altura o tono (mayor o menor
gravedad) de los sonidos y es directamente proporcional a los
mismos.
El aparato que mide las frecuencias se denomina frecuencímetro.
7
2. AMPLITUD: (INTENSIDAD)
 Es
la máxima altura que puede lograr una
partícula respecto de su punto de reposo o
equilibrio. Desplazamiento máximo de la
partícula respecto de su punto de equilibrio.
 La unidad de medida es el decibel que se
abrevia dB.
 Para la mejor comprensión de este parámetro
recurriremos a un gráfico que representa la
llamada onda sinusoidal o sinusoide y que
representa lo que denominamos sonido
puro, es decir sin armónicos.
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GRÁFICO DE UNA ONDA SINUSOIDAL OBTENIDA
MEDIANTE IMPULSOS ELECTRÓNICOS A TRAVÉS DE UN
INSTRUMENTO ACÚSTICO DENOMINADO OSCILOSCOPIO:
9
0. Ondas Sonoras

Ecuación de Onda Acústica
T
Período: Tiempo en que una partícula se demora en
completar una oscilación.
f
Frecuencia: Número de Oscilaciones de la partícula en
un segundo

Longitud de Onda: Distancia que la onda recorre en
una oscilación.
 Frecuencia Angular
k
Número de Onda
f  c
  2f
10
k

c

2

0. Ondas Sonoras

Onda Acústica Plana
Compresión
x
Expansión

11
SONIDO PURO
 Es
aquel sonido que carece de
armónicos. El diapasón genera un
sonido puro. Es una horquilla de
acero conformada especialmente
para emitir la nota la. Esta nota
se denomina también tono de
referencia o tono de cámara. Su
frecuencia de 440 Hz y se fijo en
la Segunda Conferencia
Internacional para el Diapasón,
celebrada en Londres (Inglaterra)
el año 1939.
12
ARMÓNICOS
13
EJEMPLOS DE NIVEL SONORO
El sonómetro es un instrumento acústico que mide la intensidad
del sonido en dB.
 Hojas agitadas por la brisa:
10 dB.
 Estudio de radio o grabación con aislamiento acústico: 20 dB.
 Dormitorio en la noche:
30 dB.
 Biblioteca tranquila
40 dB.
 oficina
50 dB.
 Sala de clases
60 dB.
 Tráfico promedio en una esquina
70 dB.
 Cataratas del Niágara en lugar más ruidoso
85 dB
 Interior del metro
90 dB.
 Orquesta sinfónica y coros en un ff
100 dB
14
A partir de los 120 db el auditor va sintiendo en
orden creciente las siguientes sensaciones:
 Sensación desagradable:
120 dB.
 Sensación dolorosa:
140 dB.
 Daño auditivo:
160 dB

15
3. DURACIÓN:

El sonido para ser percibido por el oído humano
necesita un mínimo de duración en el tiempo. Las
distintas duraciones de los sonidos musicales
generan el ritmo.
16
4. TIMBRE:
 Es
la cualidad del sonido que nos permite distinguir
los sonidos emitidos por dos fuentes diferentes aun
cuando tengan el mismo tono y al misma intensidad.
 Por tanto, pudiendo ser igual el número de orden y
la cantidad de los armónicos, basta una leve
variación en la intensidad de alguno de éstos para
determinar sensibles diferencias tímbricas del
sonido. Cuanto más pobre en armónicos sea el
sonido, más vacío e inexpresivo será el timbre. Un
ejemplo de ello es el diapasón que no contiene
armónicos, es un sonido puro. Un adecuado número
de armónicos, especialmente si son consonantes
corresponderá a un timbre lleno y vigoroso.
17
GENERALIDADES
Velocidad del sonido: depende de la elasticidad y
densidad del medio en que se propagan las ondas
sonoras y no de sus características. Al aumentar
la elasticidad del medio trasmisor, aumenta la
velocidad de las ondas que en él se propagan. Por
esta razón, el aumento de la temperatura afecta a
la frecuencia y con ello aumenta la velocidad del
sonido. No olvidemos que a mayor temperatura
simultáneamente disminuye la densidad y
aumenta la elasticidad. La velocidad del sonido
en el aire varía 0.6 m/s por cada grado Celsius de
temperatura; es decir:

V = Vo + 0.6 m/sºC-1 T

18







La velocidad del sonido en el aire a 15º c es de 340
m/s
En el aire a 0º C……………………..331.7 m/s
En el alcohol etílico…………………1260 “
En el agua…………………………...1450 “
En el Cu…………………………….3.800 “
En aceros comunes……………….. . 5.000 “
En el vidrio………………………… 5.600 “
Otras fórmulas para la velocidad del sonido

v = x/t

v = λ.f o v = λ/T

19
CONDICIONES DE EXISTENCIA DE
UN SONIDO:
 a)
Que exista un movimiento vibratorio.
 b) Un medio trasmisor o elástico en el cual se
propaguen las ondas producidas por el
movimiento vibratorio.
 c) Un receptor que capte las ondas producidas
en el medio trasmisor y las trasforme en
sensación sonora mediante un aparato
adecuado, el oído.
El sonido no se trasmite en el vacío.
Experimento con la campana neumática.
20
Intensidad física: es la energía transmitida por unidad
de área en la unidad de tiempo. Es decir, la intensidad
es la potencia transmitida por unidad de área. Se
expresa en W/m2
Intensidad = potencia/área o I = P/A
Pero potencia = Energía/tiempo o P = E/t luego:
I = E/At
y A = 4πr2
 Intensidad auditiva: corresponde a la sensación
percibida por nuestro oído, depende de la intensidad
física y de otros factores característico de nuestro
aparato auditivo. Se expresa en dB.
 Relación entre la intensidad física y la auditiva.
B = log I/Io
B = 10 log I/Io
(0 – 120) dB
Donde: Io = 10-12 W/m2 sonido mínimo audible por el hombre 21
Io = 1 W/m2 sonido máximo audible por el hombre

0. Ondas Sonoras

Onda Acústica Esférica

Monopolo
r

22
0. Ondas Sonoras

Potencia, Densidad de Energía e Intensidad Sonora
r
P
Potencia Sonora [W]
r
Distancia [m]
E
Cantidad de Energía [Joulle]
S
t
Superficie [m2]
Cantidad de Tiempo
Intensidad Sonora
P
S
E
23
I
E
St
0. Ondas Sonoras

Potencia e Intensidad Sonora
Intensidad Sonora
I
P
4r 2
r
P
24
0. Ondas Sonoras

Efecto Doppler
Cambio en la frecuencia cuando la fuente se mueve
 c  vo
f  f 0 
 c  vs



vs  0
vs  0.7c
25
0. Ondas Sonoras

Efecto Doppler
Cambio en la frecuencia cuando la fuente se mueve
vs  c
vs  1.4c
26
0. Ondas Sonoras

Explosión Sónica
27
0. Ondas Sonoras

Niveles
Nivel de Presión Sonora
P
L P  10 log RMS
 P0



P
LP  20 log  RMS
 P0
2
Nivel de Intensidad Sonora
 I
LI  10 log 
 I0



I 0  11012 W m 2
Nivel de Potencia Sonora
W 
LW  10 log 
 W0 
W0  11012 W
28



P0  2 105 N m 2
PROBLEMAS SOBRE EL SONIDO.
1. Una onda sonora recorre en el agua 1 km en
0.69 s. ¿Cuál es la velocidad del sonido en el agua?
 2. Calcula la longitud de onda de un sonido cuya
frecuencia es de 180 Hz, si se propaga en el aire a
la temperatura de 30ºC.
 Calcula el tiempo que emplea el sonido en recorrer
1.5 km.
a) En el aire a 0ºC b) En el aire a 15ºC c) En el agua
 Durante la tempestad, se escucha un trueno 8 s
después de haber percibido el relámpago. ¿A qué
distancia cayó el rayo? (v = 340 m/s)
 ¿Qué longitud de onda corresponde para una onda
sonora cuya frecuencia es de 20.000 Hz y se
propaga con una velocidad de 340 m/s?

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