El sonido y su relación con la energía: unidades de medida

Introducción

El sonido es un fenómeno que puede ser descrito físicamente como una onda que se propaga a través de un medio gaseoso, líquido o sólido. Debido a que el sonido está relacionado con la energía, es importante entender cómo medirlo y expresarlo en términos de unidades de medida. En este artículo, exploraremos las unidades de medida utilizadas en relación con el sonido y su relación con la energía.

Frecuencia y longitud de onda

La frecuencia del sonido se define como el número de ciclos por segundo de una onda sonora. Se mide en Hertz (Hz). Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será la altura del sonido. Por otro lado, longitud de onda es la distancia que recorre una onda en un ciclo completo. La longitud de onda se mide en metros (m). Estas dos medidas están relacionadas, ya que la velocidad de propagación del sonido es constante y está determinada por la densidad y elasticidad del medio en el que se propaga. Esta velocidad se expresa en metros por segundo (m/s).

Ecuación de onda sonora

La ecuación de onda sonora que describe la propagación de una onda sonora en un medio homogéneo e isótropo es:

Donde v es la velocidad del sonido en metros por segundo (m/s), λ es la longitud de onda en metros (m), y f es la frecuencia en Hertz (Hz). Esta ecuación juega un papel importante en la medición del sonido y su relación con la energía.

Presión sonora y sonoridad

La presión sonora es la medida de la presión de una onda sonora. Se mide en pascals (Pa). La sonoridad, por otro lado, es una medida subjetiva de la intensidad del sonido percibida por el oído humano. Se mide en decibeles (dB). La relación entre estas dos medidas se describe por la escala de sonoridad.

Escala de sonoridad

La escala de sonoridad es una escala logarítmica que se utiliza para describir la relación entre la presión sonora y la sonoridad. Esta escala se define como:

Donde L_p es la sonoridad en decibeles (dB), p es la presión sonora en pascals (Pa), y p₀ es la presión de referencia, que se define como 20 µPa. El valor de K depende de la definición exacta de la sonoridad y varía según la escala utilizada.

Energía sonora y nivel de potencia sonora

La energía sonora es la energía que transporta una onda sonora. Se mide en julios (J). El nivel de potencia sonora es una medida de la cantidad de energía sonora emitida por una fuente sonora en unidad de tiempo. Se mide en decibeles de nivel de presión sonora (dB SPL). El nivel de potencia sonora se utiliza como medida de la intensidad de una fuente sonora y puede ser un indicador importante de los riesgos para la salud y el medio ambiente.

Nivel de potencia sonora y escala logarítmica

El nivel de potencia sonora se expresa en una escala logarítmica. La escala logarítmica se utiliza porque la percepción auditiva del oído humano se relaciona con la intensidad de la onda sonora de manera logarítmica. Por lo tanto, el nivel de potencia sonora se define como:

Donde L_w es el nivel de potencia sonora en decibeles (dB SPL), W es la energía sonora en julios (J), y W₀ es la energía de referencia, que se define como 10^-12 J. La escala logarítmica permite medir niveles de potencia sonora muy grandes, como los producidos por motores de aviones o turbinas de generación de energía eléctrica.

Conclusiones

El sonido es un fenómeno complejo que está relacionado con la energía. La medición y expresión del sonido en unidades de medida adecuadas son esenciales para su comprensión y uso en diversos campos, como la acústica, la electromecánica y la medicina. En este artículo, se han descrito diversas unidades y escalas de medida utilizadas en relación con el sonido. Cada una de ellas juega un papel importante en la descripción y cuantificación del sonido y su relación con la energía.