Sonar


En física , el sonido es una vibración que se propaga como una onda acústica , a través de un medio de transmisión como un gas, líquido o sólido.

En fisiología y psicología humanas , el sonido es la recepción de tales ondas y su percepción por parte del cerebro . [1] Solo las ondas acústicas que tienen frecuencias que se encuentran entre aproximadamente 20 Hz y 20 kHz, el rango de frecuencia de audio , provocan una percepción auditiva en los seres humanos. En el aire a presión atmosférica, representan ondas sonoras con longitudes de onda de 17 metros (56 pies) a 1,7 centímetros (0,67 pulgadas). Las ondas de sonido por encima de 20  kHz se conocen como ultrasonido y no son audibles para los humanos. Las ondas sonoras por debajo de 20 Hz se conocen como infrasonido.. Las diferentes especies animales tienen diferentes rangos de audición .

La acústica es la ciencia interdisciplinaria que se ocupa del estudio de las ondas mecánicas en gases, líquidos y sólidos, incluidas la vibración , el sonido, el ultrasonido y el infrasonido. Un científico que trabaja en el campo de la acústica es un acústico , mientras que alguien que trabaja en el campo de la ingeniería acústica puede llamarse ingeniero acústico . [2] Un ingeniero de audio , por otro lado, se ocupa de la grabación, manipulación, mezcla y reproducción del sonido.

Las aplicaciones de la acústica se encuentran en casi todos los aspectos de la sociedad moderna, las subdisciplinas incluyen aeroacústica , procesamiento de señales de audio , acústica arquitectónica , bioacústica , electroacústica, ruido ambiental , acústica musical , control de ruido , psicoacústica , habla , ultrasonido , acústica subacuática y vibración. . [3]

El sonido se define como "(a) Oscilación de presión, estrés, desplazamiento de partículas, velocidad de partículas, etc., propagado en un medio con fuerzas internas (p. Ej., Elásticas o viscosas), o la superposición de dicha oscilación propagada. (B) Auditivo sensación evocada por la oscilación descrita en (a) ". [4] El sonido puede verse como un movimiento ondulatorio en el aire u otros medios elásticos. En este caso, el sonido es un estímulo. El sonido también puede verse como una excitación del mecanismo auditivo que da como resultado la percepción del sonido. En este caso, el sonido es una sensación .

El sonido puede propagarse a través de un medio como el aire, el agua y los sólidos como ondas longitudinales y también como una onda transversal en los sólidos . Las ondas sonoras son generadas por una fuente de sonido, como el diafragma vibratorio de un altavoz estéreo. La fuente de sonido crea vibraciones en el medio circundante. A medida que la fuente continúa haciendo vibrar el medio, las vibraciones se propagan lejos de la fuente a la velocidad del sonido , formando así la onda sonora. A una distancia fija de la fuente, la presión , la velocidad, y el desplazamiento del medio varía en el tiempo. En un instante en el tiempo, la presión, la velocidad y el desplazamiento varían en el espacio. Tenga en cuenta que las partículas del medio no viajan con la onda de sonido. Esto es intuitivamente obvio para un sólido, y lo mismo es cierto para líquidos y gases (es decir, las vibraciones de las partículas en el gas o líquido transportan las vibraciones, mientras que la posición promedio de las partículas a lo largo del tiempo no cambia). Durante la propagación, las ondas pueden ser reflejadas , refractadas o atenuadas por el medio. [5]


Un tambor produce sonido a través de una membrana vibratoria.
Reproducir medios
Experimente utilizando dos diapasones que normalmente oscilan a la misma frecuencia . Una de las horquillas está siendo golpeada con un mazo de goma. Aunque solo se ha golpeado el primer diapasón, el segundo diapasón está visiblemente excitado debido a la oscilación provocada por el cambio periódico en la presión y densidad del aire al golpear el otro diapasón, creando una resonancia acústica entre las horquillas. Sin embargo, si colocamos una pieza de metal en una punta, vemos que el efecto se amortigua y las excitaciones se vuelven cada vez menos pronunciadas a medida que la resonancia no se logra con la misma eficacia.
Ondas de compresión esféricas (longitudinales)
Onda de plano transversal
Onda de plano longitudinal y transversal
Un gráfico de 'presión sobre el tiempo' de una grabación de 20 ms de un tono de clarinete demuestra los dos elementos fundamentales del sonido: presión y tiempo.
Los sonidos se pueden representar como una mezcla de sus componentes Ondas sinusoidales de diferentes frecuencias. Las ondas de fondo tienen frecuencias más altas que las de arriba. El eje horizontal representa el tiempo.
US Navy F / A-18 acercándose a la velocidad del sonido. El halo blanco está formado por gotas de agua condensada que se cree que son el resultado de una caída en la presión del aire alrededor de la aeronave (ver singularidad Prandtl-Glauert ). [12]
Figura 1. Percepción del tono
Figura 2. Percepción de la duración
Figura 3. Percepción de la sonoridad
Figura 4. Percepción del timbre
Rangos de frecuencia aproximados correspondientes a los ultrasonidos, con una guía aproximada de algunas aplicaciones