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Acústica

La acústica es una rama de la física encargada de estudiar la producción, transmisión, almacenamiento, percepción y reproducción del sonido; es decir, éste estudia de manera detallada las ondas sonoras que se propagan a través de una materia, las cuales pueden estar en estado gaseoso, líquido o sólido, debido a que el sonido no se propaga en el vacío. El sonido es el elemento primordial en la acústica, y consiste en ondas sonoras que se producen cuando las oscilaciones de la presión del aire son convertidas en ondas mecánicas.

Acustica


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Qué es la Acústica

Es la rama de la física que estudia la producción y comportamiento durante la transmisión y destino de las ondas sonoras, así como de su composición. Cuando se habla de qué es acústica, también se refiere al estudio de los espacios físicos o recintos donde el sonido es propagado, y tiene múltiples aplicaciones para eventos, estudios y espacios públicos.
También en la música, es el término que se entiende por la utilización de instrumentos que producen sonidos por la vía acústica, dejando de lado los elementos eléctricos o electrónicos, por ejemplo, la guitarra acústica.

Qué estudia la Acústica

frecuencia sonoraEsta ciencia estudia el comportamiento de las ondas sonoras, que son oscilaciones o fluctuaciones de vibraciones resonantes, y su propagación, lo cual se entiende como la conducción de las mismas desde su origen a su destino. El medio en el que se propaga una onda sonora, debe tener elasticidad (ser capaz de sufrir deformaciones reversibles por fuerzas externas), inercia (puede permanecer en reposo) y masa (cantidad de materia).

Ellas cuentan con amplitud (valores máximos y mínimos en su ondulación), frecuencia (cantidad de oscilaciones por segundo o repeticiones), velocidad (el tiempo que transcurre desde que es generada hasta que llega a su receptor), longitud (cuán larga es la onda o qué distancia existe entre dos crestas o valles en la misma), periodo (tiempo de cada ciclo para su repetición), amplitud (cantidad de energía de la señal, no significa volumen), fase (posición de una onda respecto a otra) y potencia (cantidad de energía acústica por tiempo por la fuente).

Existen dos tipos de ondas de acuerdo a la forma de desplazarse por los medios: las longitudinales (el movimiento será paralelo a la dirección de propagación de la misma) y transversales (el movimiento es perpendicular a la dirección de propagación).

Dentro del fenómeno acústico, no solamente se estudia el sonido que puede ser fácilmente percibido por el oído humano, sino también del infrasonido y del ultrasonido. El infrasonido son aquellas frecuencias sonoras que son inferiores a las que el oído humano es capaz de percibir (20 hercios), pero para algunos animales es totalmente perceptible y lo utilizan como forma de comunicación a grandes distancias; mientras que el ultrasonido son las ondas que se encuentran por encima de la audición percibida por el ser humano, a unos 20.000 hercios.

Para este estudio, el sonido constituye un transporte de energía en forma de vibración, y su velocidad dependerá de la densidad del medio y de la temperatura del aire. La velocidad será mayor en sólidos y en líquidos que en los medios gaseosos (el aire). La velocidad del sonido en el aire es de unos 344 metros sobre segundos a unos 20º C, aunque por cada grado centígrado adicional de temperatura, la velocidad de la onda acústica se incrementará a razón de 0,6 m/s. En los líquidos, específicamente el agua, la velocidad será de aproximadamente 1.440 m/s, mientras que en el sólido como el acero, será de unos 5.000 m/s.

Historia de la Acústica

historia de la acusticaSe remonta a la antigua Roma y Grecia, donde se realizaban múltiples presentaciones musicales y teatrales en recintos construidos para tal fin. El filósofo y matemático griego Pitágoras (569-496 A.C.), comenzó a estudiar el fenómeno acústico, al notar la diferencia en los intervalos musicales, expresando numéricamente dichas observaciones, y definió lo que hoy se denomina como armónicos e inarmónicos. Más tarde, el científico Aristóteles (384-322 A.C.), dio las primeras aproximaciones sobre las ondas, al describirlas como expansiones y contracciones en el aire que caían y golpeaban “el aire próximo”.

Marco Vitruvio Polión (80/70-15 A.C.), arquitecto e ingeniero romano, fue el precursor de la acústica arquitectónica, al escribir sobre los fenómenos acústicos que se daban lugar en los teatros, y gracias a ello, se tuvo registro sobre aspectos a tomar en cuenta en el campo acústico al momento de construir recintos teatrales y musicales.

Luego, el ingeniero, físico y matemático Galileo Galilei (1564-1642), concluyó los estudios de Pitágoras, al definir con mayor claridad las ondas, dando origen a la acústica fisiológica, y al describirla como un estímulo interpretado por la mente como sonido, a la acústica psicológica. Marin Mersenne (1588-1648), filósofo y matemático francés, realizó experimentos sobre la velocidad de propagación del sonido; e Isaac Newton (1643-1727), formuló la velocidad del sonido en los sólidos. El físico John William Strutt (1842-1919), también conocido como Lord Rayleigh, escribió sobre la producción del sonido en las cuerdas, platos y membranas.

Otros personajes ilustres de la historia que aportaron en el campo acústico, fueron el astrónomo, matemático y físico Pierre-Simon Laplace (1749-1827), con estudios sobre la propagación sonora; Hermann von Helmholtz (1821-1894), físico y médico, estudió la relación entre tonalidades y frecuencias; Alexander Graham Bell (1847-1922), inventor y científico, desarrolló el teléfono mediante la observación de que algunos materiales podrían transformar y transportar las vibraciones sonoras; Thomas Alva Edison (1847-1931), inventor, logró la amplificación de las vibraciones sonoras con el desarrollo del fonógrafo.

Ramas de la Acústica

Existen varias clasificaciones que, en conjunto, ayudan a definir qué es la acústica, de acuerdo al medio de propagación de las ondas y de su utilidad práctica. Algunas de ellas son:

Acústica de la Acústica

Éste se trata de un término redundante, aunque muchas personas sienten curiosidad por él. La acústica está presente en todas las ramas. Por ejemplo, en la acústica física, la cual se trata del análisis de los fenómenos de sonido, las leyes bajo las que está regido, su transporte a través de los medios y sus propiedades; mientras que la metrología acústica es la que se encarga de realizar calibraciones en instrumentos para medir magnitudes acústicas para registrar cuantificaciones de las mismas o producirlas.

Acústica Fisiológica

Estudia los oídos y la garganta, así como también del área del cerebro que descifra las ondas. Acá se incluye tanto los sonidos emitidos, como la percepción de los mismos y trastornos.

Acústica Arquitectónica

Se encarga del estudio de la acústica en recintos y espacios, su comportamiento, cómo adaptar y ambientar dichos espacios para el óptimo aprovechamiento de las características del sonido y tener una propagación efectiva en un espacio controlado. Esta división ayudó al desarrollo de recintos idóneos para este fin, como la concha acústica.

Acústica Industrial

Es la rama que se encarga de atenuar los efectos del ruido producto de la actividad industrial, a modo de proteger a los trabajadores de la contaminación sonora y sus agresiones, mediante algún tipo de aislante acústico.

Acústica Ambiental

Estudia los sonidos presentes en los exteriores, el ruido en el ambiente y sus efectos en la naturaleza y las personas. Dichos ruidos son generados por el tráfico, distintos tipos de transporte, locales comerciales, vecindarios y las distintas actividades cotidianas humanas. Esta rama promueve la gestión y el control del ruido, para aminorar la contaminación acústica.

Contaminación Acústica

Acústica Musical

Es la que estudia el sonido producido por los instrumentos musicales, sus escalas, acordes, consonancia. Es decir, de la afinación de la escala de los mismos. Además de las anteriormente mencionadas, existen otras ramas, como son:

  • Aeroacústica (sonido producido por el movimiento en el aire)
  • Psicoacústica (percepción humana del sonido y sus efectos)
  • Bioacústica (estudia la audición en los animales y la comprensión de su percepción)
  • Subacuática (detección de objetos con sonido, como los radares)
  • Slectroacústica (estudia los procesos electrónicos para la captura y procesamiento del sonido)
  • Fonética (acústica del habla humana)
  • Macroacústica (estudio de sonidos intensos)
  • Ultrasónica (estudia el sonido inaudible de alta frecuencia y sus aplicaciones)
  • Vibratoria (estudio de los sistemas que poseen masa y elasticidad que pueden realizar movimientos oscilatorios)
  • Estructural (estudia el sonido que se propaga por estructuras en forma de vibraciones), entre otras.

Fenómenos Acústicos

Son aquellas distorsiones en las ondas sonoras, ocasionadas por obstáculos o variaciones existentes en el medio de propagación que afectan las características de las mismas. Entre dichos fenómenos acústicos destacan:

  • Reflexión: es cuando la onda sonora se encuentra con un obstáculo sólido y esto ocasiona que la misma se desvíe de su curso original, creando un efecto de “rebote”, el cual le permite volver al medio del cual proviene.
  • Eco: se produce cuando una onda rebota y se refleja en ciclos repetitivos a un intervalo aproximado de 0,1 segundos. Para percibir el mismo, la fuente sonora y la superficie que refleje la misma, deben estar distanciadas no menos de unos 17 metros.
  • Reverberación: es un fenómeno similar al del eco, con la diferencia que el tiempo de repetición es inferior a 0,1 segundos, y el efecto resultante es un sonido prolongado. En este caso, la fuente y la superficie reflectora deben estar a menos de 17 metros de distancia.
  • Absorción:es cuando la onda llega hasta una superficie y ésta neutraliza o absorbe parte de la misma y el resto se refleja. Los paneles acústicos utilizados en los estudios, tienen esta propiedad, aunque absorben el sonido casi en su totalidad.
  • Refracción: son las curvaturas que toma un sonido cuando pasa de un medio a otro, y su dirección y velocidad dependerán de la temperatura, densidad y elasticidad del medio de propagación.
  • Difracción: es cuando una onda se encuentra con un obstáculo de menor tamaño que su longitud en su trayectoria, que produce que la misma lo rodee y la onda se “disperse”.
  • Interferencia: se da cuando dos o más ondas distintas se cruzan o superponen. Generalmente, llevan trayectorias opuestas, por lo que “chocarán” entre sí. Mientras mayor igualdad tengan ambas ondas en cuanto a su amplitud, mayor será el índice de interferencia.
  • Pulsaciones: surgen ante la presencia de dos ondas de distintas frecuencias pero muy cercanas, que al oído humano es imperceptible, por lo que se percibe como una frecuencia única.
  • Efecto Doppler: es el que se percibe cuando surge un incremento o disminución de la frecuencia de una onda cuando el emisor y el receptor se acercan o se alejan. Ejemplo: cuando se escucha venir una ambulancia o patrulla, pasa cerca y se aleja nuevamente.

Qué es la contaminación acústica

Es la versión acústica de la alteración de un ambiente en un determinado espacio. Al existir la contaminación acústica, entonces se entenderá que existe un exceso de sonido o ruido que alterará el entorno.

Qué es la espuma acústica

estudio de grabaciónExisten en la actualidad diversos materiales cuyo objetivo es el de controlar y reducir el exceso de sonido en diversos espacios, como el caso de la esponja o espuma acústica, que es un tipo de poliuretano con la propiedad de absorber hasta un 100% de la energía sonora incidente de acuerdo a su coeficiente de absorción. Este material es principalmente utilizado en los estudios de grabación, radiales, televisivos y musicales, donde, por ejemplo, unas notas de guitarra acústica podrían recogerse sin efectos de reverberación o eco, por lo que quedarían “limpias” de cualquier contaminación acústica directa o indirecta.

Existen dos clases de elementos diseñados para absorber a determinada escala: los materiales fonoabsorbentes y los elementos selectivos o también llamados resonadores.

Los primeros se utilizan para obtener tiempos de reverberación adecuados en las actividades desarrolladas del espacio, la disminución o eliminación de ecos y para la eliminación de ruidos contaminantes fuera del sitio. Los más utilizados son la lana de roca revestida, la fibra de poliéster revestida y la espuma flexible de resina de melamina.

Los segundos, son los que se utilizan cuando se busca obtener una gran absorción de las bajas frecuencias, reduciendo en principio, tiempos de reverberación. Pueden ser utilizados como complementos de los materiales absorbentes o por separado para el objetivo anteriormente descrito.

Los tipos de resonadores son:

  • Membrana o diafragmático: materiales no porosos y flexibles, como la madera.
  • Simple de cavidad : formado por una cavidad de aire cerrada, que se conecta a la sala por una abertura estrecha.
  • Múltiple de cavidad a base de paneles ranurados: panel de material no poroso y rígido al que se le ha perforado una serie de círculos o ranuras, el cual se encontrará a determinada distancia de la pared de la sala, a modo de que exista un espacio de aire cerrado formado por ambas superficies.

Preguntas Frecuentes sobre Acústica

¿Qué significa acústica?

Se conoce como la rama de la física que se encarga de estudiar la generación, la difusión y las propiedades del sonido. En este sentido, la acústica se basa en la transmisión, el control y la recepción de las ondas sonoras que trascienden a través de la materia, bien sea sonido, infrasonido o ultrasonido.

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¿Cuáles son las ramas de la acústica?

Teniendo en cuenta el medio de propagación de las ondas y su utilidad práctica, algunas de sus ramas son, la aeroacústica, la acústica arquitectónica, la psicoacústica, la bioacústica, la acústica física, la acústica ambiental, la acústica subacuática, la acústica musical, la electroacústica, la acústica fisiológica, la acústica fonética y la macroacústica.

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¿Qué es la música acústica?

Es una disciplina que se encarga de estudiar la relación que existe entre la ciencia y el arte musical. Esta se encarga de los principios de diversas teorías musicales, de las dificultades sonoras, de la constitución y el funcionamiento de cada instrumento musical, del buen uso de los sistemas de grabación, de la transformación electrónica de la música, del estudio de su percepción, entre otras cosas más.

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¿Cómo se mide la contaminación acústica?

La medición de las ondas sonoras depende de las circunstancias que se presenten, comúnmente suelen medirse según la duración y continuidad del ruido generado, y para este proceso se utiliza un sonómetro, que es el aparato encargado de verificar el cumplimiento de las normativas acerca de la sonoridad permitida.

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¿Para qué sirve la esponja acústica?

La esponja acústica es utilizada para aislar el ruido gracias a que está compuesta por un material poroso que tiene la capacidad de absorber las ondas sonoras. Esta suele ser empleada en estudios de grabación, en centrales telefónicas y en salas de cine, para brindar una mejor experiencia auditiva.

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Bibliografía

Martínez, Aurora. ( Última edición:15 de julio del 2020). Definición de Acústica. Recuperado de: //conceptodefinicion.de/acustica/. Consultado el 19 de septiembre del 2020