Las ondas sonoras son perturbaciones mecánicas que se propagan a través de un medio, como el aire. Típicamente, las ondas de sonido son ondas longitudinales, que producen cambios de densidad y presión en el medio en el que se propagan. El medio puede ser un sólido, un líquido o un gas. Si las ondas sonoras llegan al oído hacen que el tímpano vibre, lo que produce una señal en el nervio acústico que es lo que produce la sensación de audición. La biología y la psicología de la audición, así como la física del sonido, son igualmente importantes para la ciencia de la acústica. Nosotros nos concentraremos en el sonido como un ejemplo de movimiento ondulatorio.

El sonido tiene todas las propiedades del movimiento de las ondas que hemos visto hasta ahora. Presenta reflexión, refracción, difracción y las mismas relaciones entre frecuencia, longitud de onda y velocidad e interferencia de propagación. Solo falta la propiedad de la polarización, porque las ondas de sonido son longitudinales, no transversales. Además, las ondas sonoras viajan más rápido en el aire frío que en el aire caliente debido a la mayor densidad del medio, el aire, cuando hace frío.

Las fuentes de vibración para ondas de sonido pueden ser tan simples como un diapasón o tan complejas como la laringe humana y sus cuerdas vocales. Los diapasones y algunos dispositivos electrónicos producen un «tono puro» constante. La mayor parte de la energía en un tono de este tipo se encuentra en un movimiento armónico simple a una sola frecuencia. La frecuencia se mide en hertz (Hz), donde 1 Hz es un ciclo (u oscilación) por segundo; 1 Hz = 1 / s (no hay una unidad para el «ciclo»).

El oído humano normal puede escuchar ondas de sonido con frecuencias entre aproximadamente 20 Hz y 15.000 Hz. Los perros pueden escuchar en un rango mucho más amplio (15 Hz – 50.000 Hz). Los murciélagos, marsopas y ballenas generan y responden a frecuencias de hasta 120.000 Hz.

La sonoridad (o «volumen») del sonido es, como el tono, una variable psicológica. La sonoridad está fuertemente relacionada con la intensidad del sonido. La intensidad del sonido sí es una variable física. Se define en términos de la energía transportada por la onda y generalmente se mide en el número de vatios por centímetro cuadrado transmitidos a través de una superficie perpendicular a la dirección del movimiento de un frente de onda.

El oído humano puede percibir una amplia gama de intensidades de sonido. Comienza a un nivel de 10^-16 W / cm². Por debajo de este nivel de «umbral», el oído normal no percibe el sonido. Es costumbre medir la sonoridad en decibelios (dB) que es 10 veces el logaritmo de la intensidad relativa. Así, si al umbral de audición le asignamos una intensidad relativa de 1, le corresponde en decibelios un valor de 0 (Tabla 1), ya que 10⁰ = 1 y 10×0=0. Si un avión al despegar decimos que produce un sonido de 130 dB, eso quiere decir que la intensidad es de 10¹³.

Los niveles de intensidad de ruido de aproximadamente 10¹² veces la intensidad del umbral se pueden sentir como una sensación incómoda en el oído humano normal. A partir de ahí la sensación cambia a dolor y puede dañar el oído si no está protegido. Dado que muchos conciertos de música pop y rock producen niveles de sonido constantes a esta intensidad (y por encima de ellos para los intérpretes), hay muchos casos de discapacidad auditiva entre las personas expuestas habitualmente a esos niveles.

La forma más sencilla de reducir el ruido es absorbiéndolo después de que se produzca, pero antes de que llegue a tus oídos. Como todo sonido, el ruido es la energía del movimiento hacia adelante y hacia atrás del medio a través del cual viaja el ruido. La maquinaria ruidosa se puede amortiguar encerrándola en recintos acolchados en los que la energía del ruido se transforma en energía térmica, que luego se disipa. En una habitación, una alfombra gruesa puede absorber el 90% del ruido que se genera en la habitación. 30 centímetros de nieve fresca y esponjosa es un absorbente casi perfecto de los ruidos al aire libre.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance