3.1 Intensidad sonora
En el tema anterior estudiaste que la intensidad de una onda se definía como la cantidad de energía que llega por unidad de tiempo a una superficie unidad perpendicular a su dirección de propagación.
La definición de intensidad sonora es muy similar:
Actividad
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| Imagen 22. Chatran20 Dominio público |
Se denomina intensidad sonora (I) a la cantidad de energía por unidad de tiempo (Potencia) acústica transferida por una onda sonora por unidad de área (A) perpendicular a la dirección de propagación.
midiéndose por tanto en W/m2.
Cuando una onda sonora se transmite por un medio homogéneo lo hace en forma de onda esférica, por lo que el área del frente de onda es una superficie esférica (S = 4πr2), resultando:
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| Imagen 23. Borb Creative Commons |
Observa que:
- La intensidad sonora disminuye al alejarse de la fuente según la razón del inverso del cuadrado de la distancia (1/r2)
- Como en una onda la energía es proporcional al cuadrado de la amplitud y al cuadrado de su frecuencia, al depender directamente de ella, la intensidad sonora también lo será.
Además, la intensidad sonora depende también de la naturaleza del medio presente entre la fuente y el oído. Cuanto menos elástico sea el medio, menor será su valor. Por ello se utilizan este tipo de materiales para insonorizar recintos.
Como el oído humano es capaz de percibir un rango de sonidos muy amplio, desde el umbral de audición (10-12 W/m²) hasta el umbral de dolor (1 W/m²), resulta engorroso trabajar con un número grande de cifras y por ello se utiliza una escala logarítmica, en la que se utiliza como nivel de referencia el umbral de audición.
Actividad
El nivel de intensidad (β) de una onda sonora se mide en decibelios (dB) y se calcula según la expresión:
donde I0 es la intensidad umbral de audición (10-12 W/m2)
Pre-conocimiento
Alexander Graham Bell
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| Imagen 24. Maksim Dominio público |
El decibelio recibe su nombre de Alexander Graham Bell (Edimburgo 1847 - Beinn Bhreagh (Canadá) 1922). Bell fue un científico e inventor escocés que contribuyó al desarrollo de las telecomunicaciones y la tecnología aeronáutica. Toda su familia ya estuvo relacionada con el trabajo en locución pues su madre y su esposa eran sordas. Esto influyó profundamente en el trabajo de Bell, su investigación en la escucha y el habla. Esto le movió a experimentar con aparatos para el oído. Sus investigaciones le llevaron a intentar conseguir la patente del teléfono en América, obteniéndola en 1876, aunque el aparato ya había sido desarrollado anteriormente por Antonio Meucci.
Muchos otros inventos marcaron la vida de Bell; entre ellos, la construcción del hidroala y los estudios en aeronáutica. En 1888, Alexander Graham Bell fue uno de los fundadores de la National Geographic Society.
Ejemplo o ejercicio resuelto
Cuando una persona habla en voz alta, su sonido tiene una intensidad 500 veces mayor que cuando susurra. ¿Qué diferencia en dB habrá entre los niveles de intensidad de ambos sonidos?
) y que I1 = 100·I2 . Así, la diferencia entre niveles sonoros será:
En la siguiente tabla se muestran algunos valores típicos del nivel de intensidad:
| Nivel de Intensidad (dB) |
Intensidad (W/m2) |
Situación a la que corresponde |
| 140 | 102 |
Umbral del dolor |
| 130 | 10 |
Avión despegando |
| 120 | 1 | Motor de avión en marcha |
| 110 | 10-1 |
Concierto, discoteca |
| 100 | 10-2 | Perforadora de percusión |
| 90 | 10-3 |
Tren en un túnel, metro |
| 80 | 10-4 |
Tráfico intenso |
| 70 | 10-5 |
Aspiradora |
| 50 - 60 | 10-7 - 10-6 | Aglomeración de gente |
| 40 | 10-8 |
Conversación, oficina tranquila |
| 30 |
10-9 |
Casa tranquila |
| 20 | 10-10 |
Biblioteca |
| 10 | 10-11 |
Susurro, respiración |
| 0 | 10-12 | Umbral de audición |
Ejemplo o ejercicio resuelto
.jpg "Ambulancia") |
| Imagen 25. CGroβ Creative Commons |
Calcula:
AV - Reflexión
Si escuchas el sonido de un altavoz de 5 W de potencia y su sonido llega con una intensidad I = 10-4 W·m-2
¿A qué distancia del mismo te encuentras?
¿Qué nivel de intensidad percibes?
