Ondas simples o sinusoidales

El sonido se propaga transportando energía de un punto a otro a través de la materia, ya sea ésta sólida, líquida o gaseosa (aire). En el caso de la materia gaseosa, el sonido produce presiones en el aire, las cuales comprimen y descomprimen moléculas adyacentes presentes en el aire de forma lineal. De esta manera el sonido consigue propagarse (ver figura 1). Es importante resaltar que durante la propagación del sonido, las moléculas no se mueven de un lugar a otro, es decir, hay transmisión de energía pero no traslado de materia.

Figura 1. Propagación del sonido en el aire. El diapasón genera la compresión y distensión de las moléculas del aire

Teniendo en cuenta cómo se propaga, podemos entonces representar el sonido gráficamente como la evolución temporal de la presión de las moléculas del aire (compresión y distensión). En esta gráfica, la presión sonora se representa en el eje de ordenadas y el tiempo en el eje de abscisas. Momentos en el tiempo de alta presión del aire corresponderán a valores positivos en el eje de ordenadas de la gráfica y periodos de baja presión del aire tomarán valores negativos en el eje de ordenadas de la gráfica. Como podemos ver en la figura 2 esta representación gráfica toma la forma de una onda.

Figura 2. Representación de una onda sonora como resultado de la comprensión y distensión de moléculas del aire.

Los denominados sonidos simples, también conocidos como tonos puros, son sonidos que aunque no suelen estar presentes en nuestro entorno nos sirven como base para conocer los aspectos fundamentales de la física acústica y para comprender la formación y percepción de sonidos complejos. Los sonidos simples se caracterizan por su armonía y regularidad. En ellos, la presión acústica varía en posición y tiempo de forma sinusoidal. Es decir, las compresiones y distensiones del aire son regulares y periódicas. El número de comprensiones y distensiones periódicas en el aire por segundo es lo que en física se conoce como ciclos por segundo o hercios (Hz). El número de ciclos por segundo determina una de las características principales de las ondas simples o sinusoidales, su frecuencia. Cuanto mayor es el número de ciclos por segundo (expresado en hercios) mayor es la frecuencia de la onda sinusoidal. Esto se relaciona directamente con el periodo, el cual es otra de la características que define a una onda simple. El periodo hace referencia al espacio de tiempo necesario para que se produzca un ciclo completo de la onda. Es decir, cuanto menor es el periodo mayores son el número de ciclos por segundo de la onda y por la tanto mayor es su frecuencia. En la figura 3 pueden observar tres ondas simples de distinta frecuencia y periodo.

Figura 3. Representación de tres ondas simples o sinusoidales de frecuencias de 500Hz, 1000Hz (1KHz) y 2000Hz (2KHz). Nótese como a medida que aumenta la frecuencia se requiere de menos tiempo para que la onda complete un ciclo completo (periodo) , es decir el número de ciclos por segundo es mayor.

En términos perceptivos, las frecuencias altas se corresponden con la percepción de sonidos mas agudos, mientras que frecuencias mas bajas se corresponden con la percepción de sonidos mas graves. En los siguientes audios puede escuchar los tonos puros que corresponden a las ondas simples o sinusoidales representadas en la figura 3.

Tono puro de 500Hz
Tono puro de 1000Hz (1KHz)
Tono puro de 2000Hz (2KHz)

Otras características de las ondas simples o sinusoidales, son la amplitud y la fase. La amplitud hace referencia al tamaño de cada ciclo, y está directamente relacionada con la intensidad del sonido. Un sonido será percibido como mas intenso si la amplitud aumenta y como mas suave si la amplitud disminuye. La fase indica la alineación del tiempo en relación al punto cero de referencia de la gráfica. Esto se entiende bien si miramos a la figura 4 donde dos ondas sinusoidales de la misma frecuencia, amplitud y periodo pero con distinta fase están representadas.

Figura 4. Dos ondas sinusoidales iguales en frecuencia, periodo y amplitud pero distinta fase.

Una vez conocidas sus características principales, podemos detallar la función que se utiliza para expresar un onda simple o sinusoidal. Siendo A la amplitud, t el tiempo y f la frecuencia la ecuación es la siguiente:

Para finalizar os dejamos un vídeo donde se explica de forma sencilla y algo mas detallada las características de las ondas simples o sinusoidales.


Visita nuestro perfil de PATREON en:
 http://www.patreon.com/aurisscientia
Para más detalles sobre como convertirse en patrono de Auris Scientia visita la siguiente entrada de nuestro blog: https://goo.gl/LxsfnF

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s

A %d blogueros les gusta esto: