ACÚSTICA BÁSICA
PRIMERAS TECNOLOGÍAS
APARATO AUDITIVO Y VOZ
LA VOZ DEL AMO
CURIOSIDADES DE LA MUSA
BIBLIOGRAFÍA
ACÚSTICA Y SONIDO
La acústica es la parte de la física que estudia los sonidos
Los sonidos son ondas mecánicas longitudinales de presión. Normalmente se llaman ruidos y sonidos a aquellas cuya frecuencia oímos ( entre 16 o 20 Hz y 20.000 Hz)
Se propagan en sólidos, líquidos y gases. No se propagan en el vacío.
Estas vibraciones comprimen el medio que las rodea en un movimiento hacia delante y lo enrarecen en un movimiento hacia atrás. Al penetrar en el oído esas ondas producen sensación de sonido.
¿Es lo mismo sonido que ruido? Los primeros son debidos a vibraciones periódicas que dan una sensación continua y agradable; los segundos son vibraciones irregulares o una mezcla de varios sonidos discordantes que dan sensaciones cortas y confusas. La diferencia no es siempre tan clara: varios ruidos de la misma naturaleza repetidos sucesivamente puede dar una impresión musical.
GENERACIÓN DE SONIDO
Las ondas audibles se generan por:
Cuerdas en vibración : cuerdas vocales, cuerdas de instrumentos musicales.
aire en vibración : órgano, clarinete.
Placas y membranas en vibración: xilófono, altoparlante, tambor.
Electricidad: sintetizadores
El propio instrumento o cuerpo vibrando entero
¿QUÉ SON LAS ONDAS?
ONDAS
La información se transmite de muchas maneras:
por medio del sonido, por la luz, por radio, por televisión.
En todos los casos hablamos de ondas: ondas sonoras, ondas
luminosas, ondas de radio, ondas de televisión.
Una onda es algo que se mueve transmitiendo energía pero no materia.
Es difícil imaginar estas ondas, pero no es tan difícil imaginar
una ola. Por consiguiente podemos utilizar una ola como “modelo”
para ayudarnos a pensar también en las otras ondas.
MAGNITUDES DE LAS ONDAS
Para pensar en las ondas, tomemos un ejemplo sencillo: la ola.
Las magnitudes más importantes empleadas para describir una onda
se indican a continuación:
La Amplitud (A): es el desplazamiento máximo de una partícula del agua desde su posición no perturbada. Unidades: metros
La Longitud de onda (l): es la distancia entre 2 crestas contiguas o entre 2 valles. Unidades: Metros
La Frecuencia de ondas (f): es el número de olas completas en un segundo. Unidades: Hertzio. 1 Hertzio (Hz),sería una ola por segundo.
La velocidad de onda (v): es la velocidad a la que se mueven por el agua las crestas de las olas. Unidades: metros por segundos (m/s). Se puede calcular: v = l . f
CUALIDADES DEL SONIDO
Estas cualidades son: tono, timbre, intensidad (nivel de intensidad), duración y rapidez de extinción.
1- TONO y FRECUENCIA . Aunque entre los dos términos exista una muy estrecha relación, no se refieren al mismo fenómeno. El tono es una magnitud subjetiva y se refiere a la altura o gravedad de un sonido. Sin embargo, la frecuencia es una magnitud objetiva y mensurable referida al número de oscilaciones que realiza una onda periódicas en una unidad de tiempo. Así su unidad es el Hertz (Hz) que indica el número de oscilaciones por segundo. A los tonos agudos corresponden frecuencias altas, mientras que a los tonos graves corresponden frecuencias bajas. El oído humano es sensible a frecuencias que están entre los 16 o 20 Hz y los 20000 Hz. Siendo el período (T) el tiempo en que la onda hace una oscilación completa, la frecuencia se calcula f=1/T. Cuando una onda sonora se propaga en el tiempo, el desplazamiento de las moléculas del aire, la densidad y la presión en un punto varían con una frecuencia f que es igual a la vibración de la fuente.
El tono de un sonido aumenta con la frecuencia, pero no en la misma medida. Muchas veces en aparatos relacionados con el sonido suele aparecer una gráfica que expresa su respuesta a determinadas frecuencias. Si en esta gráfica vemos una línea recta significará que todas las frecuencias son manipuladas del mismo modo. Si la curva cae en determinadas frecuencias nos estará comunicando que determinadas frecuencias las manipula más débilmente.
2- TIMBRE Y FRECUENCIA ARMÓNICA. El timbre es la cualidad gracias a la cual podemos diferenciar sonidos de la misma
nota e intensidad dados por 2 voces o instrumentos diferentes.
Este fenómeno es debido a que un sonido no esta formado sólo de una frecuencia, sino por la suma de otras que son múltiplos de la fundamental. Estas otras frecuencias varían en intensidad y son llamadas armónicos. La proporción e intensidad de estos armónicos son diferentes en cada instrumentos y es por ello que podemos diferenciar sus sonidos.
Un sonido simple, como el que da el diapasón, no tienen sensiblemente timbre y resulta poco agradable como sonido musical. Mientras que un sonido acompañado por numerosos armónicos es lleno y más brillante. Los sonidos de las voz humana y de los instrumentos de cuerda son los más ricos en armónicos.
3- INTENSIDAD
En el caso de un foco o fuente puntuadle sonido las ondas se transmiten en 3 dimensiones. Se mueven alejándose del foco en todas direcciones y los frentes de ondas son superficies esféricas concéntricas con la fuente
La intensidad a una distancia r del foco se calcula:
I = potencia emitida por el foco /4 pi r2
La unidad de intensidad es el watt / metro2
(w / m2 )
El oído humano es sensible a intensidades que van
entre : 10-12 w / m2 y 1 w / m2
Otra magnitud distinta que es la más usada es el nivel de intensidad (b) que se mide en decibeles (dB). Esta magnitud está más relacionada con la sensación sonora humana.
Se calcula:
B = 10 . log ( I / I0 )
I0 es el nivel de referencia o umbral de audición y su valor es: 10-12 w / m2
En esta escala el nivel de referencia es: b = 10 . log ( I0 / I0 ) = 0 dB
Mientras que el umbral de dolor es: b = 10 . log ( 1 / I0 ) = 120 dB
Entonces si b tiene un valor entre 0 dB y 120 dB estamos dentro del umbral de audición.
NIVEL DE INTENSIDAD DEL SONIDO
EN RESUMEN:
El nivel del sonido se mide en decibeles. El punto cero de esta escala es la mínima alteración en la presión atmosférica que puede detectar el oído.
No es verdad que cero decibelios signifique “sin sonido”, lo mismo que 0 ºC no significa que no haya temperatura.
La tabla de la derecha permite comparar los niveles de sonido de algunos ruidos corrientes.
nivel de intensidad
del sonido en decibeles
Umbral de audición 0
Susurro +20
Ruido de fondo en casa +40
Conversación normal +60
Aspiradora a 3 m +70
Portazo +80
Camión andando +90
Perforadora a 5 m +100
Discoteca a 1 m del parlante +120
4- Duración del sonido:
El sonido tiene una duración que en música resulta básico preestablecerlo. Para ello se ha creado un sistema de símbolos expresada por figuras que valen múltiplos o submúltiplos de 1 tiempo.
Así tenemos: redonda, blanca, negra, corchea, etc. El cero dB (decibel) es el límite donde se comienza a saturar la señal de audio (distorsión), cuanto más cerca estemos del cero, más alto oiremos el volumen del sonido y eso, al grabar, nos ayuda también a mejorar la relación señal-ruido.
Si tenemos un ruido de fondo (cinta, interferencias, púa, etc) y grabamos la señal nueva a bajo volumen, por ejemplo a -10 dB, la relación de ruido (imaginemos que está a ese nivel), será perjudicial para el resultado.
Si grabamos la nueva señal lo más cercano a cero, pero sin llegar a sobrepasarlo para no distorsionar, el ruido quedará muy por debajo y se disimulará ante la presencia dominante del volumen de la señal grabada y, en consecuencia, será más agradable al oído.
5- Rapidez de extinción del sonido:
Esto es propio de los instrumentos que funcionan por pulsos, en los que el sonido se extingue más o menos rápido.
Ocurre lo contrario en los instrumentos que funcionan por excitación continua, viento o sintetizadores. En ellos el sonido no se extingue mientras dure la excitación.
APARATO AUDITIVO El aparato auditivo consta de 3 regiones: oído externo, medio e interno.
El oído externo recepciona las ondas sonoras. Su entrada es el pabellón de la oreja cuyo cuello está cerrado por el tímpano que es una membrana elástica.
El oído medio es una sucesión de huesecillos (martillo, yunque y estribo). Allí se transmiten las vibraciones que llegan del tímpano a otra membrana elástica que cierra la ventana oval, cuya cara posterior está irrigada por un líquido que llena el oído interno (endolinfa).
El oído interno tiene una cavidad (caracol) que posee una gran cantidad de fibras nerviosas (cada una resuena en un tono determinado) que comunican con el cerebro mediante el nervio acústico.
LA VOZ
El órgano de la voz humana es la laringe. En ella hay dos membranas elásticas (cuerdas vocales) enfrentadas, cuyos bordes limitan una estrecha rendija.
Al respirar las cuerdas se aflojan, ensanchan la rendija y dejan que el aire pase libremente a los pulmones. Para hablar las membranas se ponen tensas, la rendija se estrecha y el aire que se expira hace vibrar las cuerdas vocales dando lugar al sonido.
La cavidad formada por la garganta y la boca sirve para reforzar, actuando como un resonador.
CURIOSIDADES DE LA MUSA
1 - Tocando el violín. Puntear una cuerda, tal como lo hace un guitarrista, parece una forma directa de provocar que ella vibre. ¿Pero cómo es que el movimiento aparentemente suave del arco de un violín provoca vibraciones en sus cuerdas? ¿El tono de sonido depende de la presión o velocidad del arqueo? Respuesta
2 - Afinando una banda de goma. Si se tensa una cuerda de guitarra se eleva su tono. ¿Cambia el tono de una banda de goma estirada entre el índice y el pulgar? Prácticamente no ¿Por qué esta diferencia entre la banda y la cuerda? Respuesta
3- Vibraciones en un tambor de 2 caras. Si en un tambor de 2 caras se golpea una de ellas, se verá que ambas caras oscilan. Aparentemente la oscilación se transfiere de una a la otra, y cada una periódicamente deja de moverse. ¿Por qué sucede esto? ¿Porqué no vibran en armonía? Respuesta
4 - Arpa vs. Banjo. ¿Por qué produce el banjo un sonido vibrante y el arpa un sonido suave y profundo? El banjo se puntea con las uñas y el arpa con los dedos. ¿Podría ser ésta la diferencia? Respuesta
5 - Cambios de tono en la orquesta. ¿Por qué se eleva el tono de los instrumentos de viento de una orquesta a medida que se tocan? ¿Por qué baja el tono de los instrumentos de cuerda? Respuesta
6 - Zumbido de retroalimentación. En una época se usó mucho la retroalimentación para dar una calidad sicodélica a la música. El guitarrista se paraba frente a su propio parlante de modo que el sonido emitido era recogido y reamplificado por su guitarra eléctrica. Este mismo tipo de sonido puede escucharse si un locutor coloca su radio sintonizada en su propia estación cerca de su micrófono. En ambos casos ¿qué produce este zumbido? Respuesta
7 - Sonido del mar en un caracol. ¿Qué produce el sonido que se escucha al acercar un caracol al oído? Respuesta
8 - Voz grabada. Si grabamos nuestra voz nos sorprenderemos de lo débil que suena al escucharla. Sin embargo al escuchar las grabaciones de otras voces conocidas nos suenan bien ¿Qué está mal? Respuesta
9 - La diferencia entre hombres y mujeres. ¿Qué determina el tono de la voz? ¿Por qué el de las mujeres es más elevado que el de los hombres?. Respuesta
10 - Enfermedad por el infrasonido. Este sonido de frecuencia subaudible puede dar mareos, náuseas e incluso provocar la muerte. Ahora que su peligro ya es sabido, se está descubriendo el infrasonido en varios medios comunes: cerca de aviones, en autos a altas velocidades, cerca de playas marinas, en las tormentas, cerca de los tornados. A los animales y a ciertas personas especialmente sensibles, el infrasonido puede advertirles de la proximidad de un terremoto. ¿Por qué el infrasonido afecta a personas y animales? ¿Cómo puede provocar efectos tales como una hemorragia interna? Respuesta
Respuestas leer preguntas
1-Tocando el violín. El arco frota las cuerdas alternadamente, haciéndolas oscilar durante el intervalo intermedio entre deslizamientos.
2- Afinando una banda de goma. La frecuencia de una cuerda vibrante depende de su densidad, longitud y tensión. Si se tensa, las primeras dos magnitudes permanecen constantes y la tensión aumentada incrementará la frecuencia de la onda. Si estiramos una banda de goma, las tres magnitudes cambian, así que la frecuencia permanece esencialmente igual.
3- Vibraciones en un tambor de 2 caras. Imagine que una de las membranas está oscilando y la otra no. La que oscila empieza a excitar a la otra empujando el aire que las separa. Sin embargo, cuando la segunda membrana empieza a oscilar, el aire impide después de eso , la oscilación de la primera, deteniéndola finalmente. Cuando el aire a ocasionado que las oscilaciones de la segunda membrana lleguen a su máximo, y ha detenido las oscilaciones de la primera membrana, la situación se invierte y entonces el aire transmite de nuevo la oscilación a la primera membrana.
4 - Arpa vs. Banjo. Al tocar el banjo con la uña o con una púa, se excita un mayor número de armónicos de alta frecuencia que cuando se toca la cuerda con el dedo. Estas frecuencias altas son las que dan el sonido estridente a la música del banjo.
5 - Cambios de tono en la orquesta. Como las frecuencias de resonancia de un instrumento de viento dependen directamente de la velocidad del sonido, estas frecuencias aumentan cuando el ejecutante calienta el instrumento con su aliento y así aumenta la velocidad del sonido dentro de él. El calentamiento de los instrumentos de cuerda, por fricción , hará que la cuerda se expanda, disminuyendo así su tensión, que disminuye a su vez las frecuencias de resonancia de las vibraciones de la cuerda.
6 - Zumbido de retroalimentación. El sonido emitido por el amplificador del guitarrista será recogido por u guitarra, vuelto a amplificar y después emitido por un amplificador un corto tiempo después. La frecuencia del zumbido, es el inverso del tiempo empleado para emitir un sonido una vez que se activa el fonocaptor (la pastilla) de la guitarra.
7 - Sonido del mar en un caracol. Los ruidos procedentes del medio ambiente, incluyendo el débil murmullo de la brisa al pasar por el caracol, excitan el aire que está dentro de él en sus frecuencias de resonancia. El ir y venir de estas frecuencias produce en el oyente la ilusión de estar escuchando el movimiento de las olas del mar.
8 - Voz grabada Gran parte de los sonidos que escuchamos al hablar, especialmente las frecuencias bajas, se perciben por conducción ósea. Otras personas nos oyen sin esos tonos de baja frecuencia. Cuando escuchamos una grabación de nuestra propia voz escucharemos nuestra voz como la oyen los demás.
9 - La diferencia entre hombres y mujeres. Longitud y tensión de las cuerdas vocales determinan el tono de la voz. Al tener el hombre cuerdas vocales más gruesas y largas vibrarán a frecuencias más baja. En las mujeres, por el contrario, las frecuencias serán más altas.
10-Enfermedad por el infrasonido. Las frecuencias bajas pueden hacer oscilar el pecho de una persona,por ejemplo, si las variaciones de presión del aire son lo suficientemente lentas como para que el pecho pueda seguirlas. Puede causarse una hemorragia interna cuando los órganos se ven forzados a resegarse entre sí durante la oscilación. El mareo que algunas personas sienten al viajar en auto puede deberse parcialmente la infrasonido producido por éste
LA VOZ DEL AMO
Los orígenes de los reproductores de música, voz y sonido, los encontramos en el fonógrafo y el gramófono.
EL FONÓGRAFO
“María tenía un corderito” 
Thomas Alva Edison estaba decidido a encontrar el medio
de transmitir mensajes rápidamente, y por ello en 1877 inventó
una máquina para transmitir el alfabeto Morse en cinta de papel
perforada. Mientras la cinta pasaba por la maquina a gran velocidad,
oyó un sonido que él describió como “parecido a la conversación
humana”.
¡Esto le dio una idea! Hacia finales de ese año, Edison lanzó la
primera máquina grabadora del mundo: el fonógrafo.
Le dijo en alta voz: “Maria tenía un corderito...” al pequeño cuerno
que tenía una aguja acoplada. La aguja presionó la configuración de
vibraciones sonoras del papel de estaño. Y una voz reconocible se
oyó al reproducir la cinta.
Esquema del funcionamiento
En papel estaño se graba la señal
Y luego viceversa, al pasar la púa
Por los surcos la vibración reproduce
El sonido grabado.
EL GRAMÓFONO
Diez años después, en 1887, nació el gramófono. 
Lo inventó Emile Berliner, empleaba discos planos en lugar de cilindros Fue el precursor del actual tocadiscos.
En la imagen, Nipper, el famoso fox terrier, está oyendo la Voz de su amo en un gramófono.
COMUNICACIÓN ALÁMBRICA
Introducción de la electricidad
En los siglos XVIII y XIX varios descubrimientos cambiaron
totalmente la comunicación. Éstos incluyen la corriente eléctrica,
las pilas eléctricas y el vínculo entre la corriente eléctrica y el
magnetismo.
Se hizo posible mantener una corriente eléctrica en un circuito,
y detectar esa corriente por el efecto magnético que producía.
Esto, a su vez, dio lugar al telégrafo eléctrico. Podían enviarse señales a mucha distancia rápidamente, a precio económico y casi con plena intimidad.
En Gran Bretaña, Cooke y Wheatstone (1837) desarrollaron un telégrafo que usaba un sistema de cinco agujas imantadas, que eran accionadas mediante electroimanes para marcar
diferentes letras y números. En Estados Unidos, en la década de 1830, Samuel Morse desarrolló otro sistema que marcaba en una cinta de papel con puntos y guiones señales codificadas.
Anteriormente a esta época, eran frecuentes los accidentes ferroviarios porque ¡no existía ninguna señal que pudiese viajar más rápidamente que el tren y avisar que se acercaba!
Gran parte del precoz desarrollo del telégrafo en Gran Bretaña iba unido a los ferrocarriles, y los hilos telegráficos se quedaban al lado de la vía. ¡La seguridad en el ferrocarril y la puntualidad del horario mejoraron de forma notable!
A esto le siguió el uso del telégrafo por el público, sobre todo en Estados Unidos, donde Morse había utilizado una sección de vía telegráfica de 65 Km para enviar las señales.
CIRCUITOS TELEGRÁFICOS
El método más sencillo de enviar información por medio de la electricidad
es usar un circuito de corriente continua (D.C.) El primer sistema de comunicación
eléctrica usaba un circuito similar al que se ve en la ilustración.
Cuando el interruptor está cerrado, ráfagas de corriente pasan por el circuito
hasta el extremo receptor. Allí se encuentran con un conmutador de energía
(transductor), tal como una bombilla o un zumbador. Su finalidad es
transformar los impulsos de corriente en una forma de energía que pueda ser detec-
tada por la persona que está al auricular. De este modo, la información puede
Transmitirse abriendo y cerrando el interruptor según un código acordado,
como el alfabeto Morse.
A . _ B _ ... C _._. D _.. E . F .._. G _ _ . H .... I .. J ._ _ _ K _ . _ L . _ .. M _ _
N _ . O _ _ _ P . _ _ . Q _ _ . _ R . _ . S ... T _ U .. _ V ... _ W . _ _ X _ .. _
Y _ . _ _ Z _ _ ..
1 . _ _ _ _ 2 .. _ _ _ 3 ... _ _ 4 .... _ 5 ..... 6 _ .... 7 _ _ ... 8 _ _ _.. 9 _ _ _ _.
10 _ _ _ _ _
Los problemas surgen cuando se usan hilos telegráficos muy largos. la resistencia del circuito aumenta y la corriente disminuye. Así, la señal recibida es muy débil y los impulsos codificados son difíciles de detectar.
Por tanto hay que reducir la velocidad de emisión de los impulsos. Al principio las velocidades de transmisión eran de unas 12 palabras por minutos, pero después aumentaron a 200 palabras por minuto.
ENLACES TELEFÓNICOS
Todos los teléfonos requieren de cuatro partes primordiales:
1 - un micrófono que transforme las señales sonoras en señales eléctricas.
2 - un generador de energía eléctrica que incremente (amplifique) las
señales eléctricas causadas por la voz.
3 - un medio de transmitir las señales a un abonado lejano.
4 - un receptor (auricular) que vuelva a transformar las señales eléctricas en
sonoras.
ONDAS RADIOELÉCTRICAS
En el aire
En 1887 Heinrich Hertz hizo experimentos con una bobina de inducción.
Observó que siempre que la bobina producía una chispa, aparecía otra
Chispa en los extremos de una anilla metálica abierta situada a varios metros.
Las ondas radioeléctricas producidas por la primera chispa, se habían transmitido
De un lado a otro de la habitación. Después Gugliermo Marconi descubrió una
Forma de transmitir el sonido. En 1907 pudo transmitir la primera señal sonora
A través del Atlántico. El descubrimiento de Marconi fue la clave para la utilización
De las ondas radioeléctricas en la comunicación.
BIBLIOGRAFÍA
LOS SONIDOS DE LA MÚSICA, J.R. Pierce, EDITORIAL LABOR, (España) 1985
FÍSICA, D. Halliday y R. Resnick, COMPAÑÍA EDITORIAL CONTINENTAL S.A. (México) 1980
FÍSICA, P. A. Tipler, EDITORIAL REVERTÉ S.A., (España) 1978
LA FERIA AMBULANTE DE LA FÍSICA, J.D. Walker, EDITORIAL LIMUSA (México) 1979
LA FÍSICA EN SUS APLICACIONES, K. Estewart y otros, EDITORIAL AKAL S.A., (España) 1992
EDUCACIÓN EN FÍSICA, Revista de la A.P.F.U. Vol. 6, Nº 8, EDICIONES IDEAS, (Uruguay) 2004
PAGINAS WEB
http://www.copenhagen-hotels.es/
http://www.animinapercusion.com.ar/
http://www.static.flickr.com/
http://www.members.tripod.com/
http://www.weblog.educ.ar/
http://www.site-spain.com/
http://www.caraosello.com/
NOTA: Agardecemos a la Prof.: Gabriela Oribe por el aporte de este invalorable material, así mismo pedimos disculpas si se perdió algo de la esencia original de este trabajo ya que el formato original era Power Point y tuvimos que adaptarlo a este formato.
