Intensidad de la onda sonora

Published On Sep-05-2018

Transcripción

Sin ninguna duda, si los radios, aparatos de sonido o televisores no tuviesen una perilla para controlar el volumen, no serían tan requeridos por nosotros en la vida cotidiana. Por ejemplo, si tuviesen un volumen muy alto y no se pudiera controlar, sería algo incómodo de escuchar sobre todo sabiendo que las personas tenemos gustos generalmente diferentes. Si fueran de volumen muy bajo sería incomodo también, pues tendríamos que andar con el aparato pegado a nuestro oído para escuchar: no existirían las fiestas con equipos de sonido.

Sabemos que la energía de una oscilación depende de la amplitud de la oscilación y, por ende, si las ondas son oscilaciones también, la energía de la onda dependerá de esa amplitud.

Las ondas sonoras viajan generalmente en todas direcciones generando superficies esféricas que tienen en un instante dado la misma amplitud y, por consiguiente, el mismo cambio de presión. Esto genera que, en un momento dado, la energía está repartida en una superficie esférica.

Figura 3.15. Onda esférica

Por tal razón, la intensidad de una onda se define como la energía que llega a una superficie por unidad de tiempo y de superficie. Operacionalmente, la intensidad de una onda se define mediante la siguiente expresión:

Figura 3.16. Definición de intensidad sonora

Una superficie esférica tiene una extensión dada por la expresión:

Figura 3.17. Área de una superficie esférica

Como vemos, la intensidad de la onda disminuye inversamente con el cuadrado de la distancia a la fuente sonora, debido a que la misma energía se reparte en un área cada vez mayor. Veamos:

Figura 3.18. Dependencia de la intensidad con la distancia a la fuente

La energía mecánica de cualquier parte oscilante de la onda se puede calcular sumando su energía cinética o de movimiento junto con su energía potencial debida a la elasticidad del medio. Un valor promedio de esta cantidad ha permitido determinar que la energía por unidad de tiempo y por unidad de área, dependen de los factores mostrados en la siguiente expresión:

Figura 3.19. Expresión

Donde:

ρ=densidad del medio

v=velocidad de propagación de la onda

f=frecuencia de la onda

s_m=amplitud máxima de oscilación de las partículas del medio elástico(aire)

En conclusión: si queremos intensificar la energía de una onda sonora, debemos aumentar la amplitud de las oscilaciones de las partículas de aire o su frecuencia, ya que la velocidad y la densidad están predeterminadas por el medio elástico que oscila; en este caso, es el aire.

Este resultado era de esperarse, pues si el agente que hace oscilar la fuente generadora de ondas lo hace con mayor amplitud cada vez o mayor número de veces por unidad de tiempo, tendrá que hacer un esfuerzo mayor en cualquiera de los dos casos. Por consiguiente, hará un gasto mayor de energía por unidad de tiempo, la cual será la energía entregada al medio oscilante por unidad de tiempo también.

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