La energía sonora es la
energía transportada por las ondas sonoras.
Las ondas sonoras son ondas de presión en el aire. Como todas las ondas estas transportan energía e impulso, pero no
materia (no transporta aire).
Que estas ondas transportan energía puedes verlo en varios
ejemplos cotidianos.
Una aplicación es el micrófono por ejemplo. Este usa la energía sonora que llega de la
onda y la convierte en energía eléctrica.
Una aplicación interesante es por ejemplo hacer imágenes del interior del cuerpo humano usando ultrasonido. Esta
aplicación usa
que la energía sonora es absorbida en forma
distinta por objetos de distinta dureza por ejemplo (como los huesos y los tejidos). Lo
transmitido tiene por tanto una 'sombra' que permite hacer una imagen
de los órganos que mas absorben la energía sonora.
Energía sonora
Energía sonora:
energía surgida de la vibración mecánica.
La energía desde el punto de vista tecnológico y económico, es un recurso natural primario o derivado, que permite realizar
trabajo o servir de subsidiario a actividades económicas independientes de la
producción de energía. Como
todas las formas de energía una vez convertidas en la forma apropiada son básicamente
equivalentes, toda la producción de energía en sus diversas formas puede ser
medida en las mismas unidades. Una de las unidades más
comunes es la tonelada equivalente de carbón que equivale a
:29.3·109 julios o 8138.9 kWh.
Una onda sonora es
una variación local de la densidad o presión de un medio continuo, que
setransmite de unas partes a otras del
medio en forma de onda longitudinal periódica o casi periódica.
Las variaciones de presión, humedad o temperatura del medio, producen
el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada molécula transmite la
vibración a la de su vecina, provocando un movimiento en cadena
Esos movimientos coordinados de millones de moléculas producen las denominadas
ondas sonoras, que producen en el oído humano una sensación descrita como
sonido
Aunque puede calcularse a partir de otras magnitudes como la intensidad sonora,
también se pueden calcular otras magnitudes relacionadas, como la densidad o el
flujo de energía acústica.
Radiador isótropo
Un radiador isótropo es una fuente teórico punto de
ondas electromagnéticas o sonoras que irradia la misma intensidad de radiación
en todas las direcciones.
La densidad de energía acústica o energía acústica por unidad de
volumen es la cantidad media de energía acústica ) que corresponde a un volumen unidad. Equivale también al
cociente entre la intensidad sonora
y la velocidad del
sonido. La unidad de medida es el julio por metro cúbico, J/m3
La densidad de energía acústica total (cinética más potencial) equivale al producto
de la densidad del medio por el cuadrado de la velocidad de las partículas en
la dirección de propagación de la onda.
Flujo de energía sonora
El flujo de energía acústica o sonora (simbolizado por q) se
obtiene como la integral de la velocidad de la partícula v por el
diferencial de la superficie A ,de modo que solamente las porciones
de la velocidad perpendiculares a la superficie son importantes.
El flujo de energía sonora señala el volumen del medio de transmisión
(aire) que, debido al exceso de la presión sonora, fluye por la unidad de
tiempo(1 s) por una superficie A. Es la media del flujo de energía sonora
para un período a través de un área especificada.
En un medio de transmisión de densidad ρ, para ondas planas o
esféricas libres que tengan una velocidad de propagación v, el flujo de
energía a través del área A correspondiente a una presión
sonora p es:
J = (p2A / ρ v) cos θ
donde θ = ángulo entre la dirección de propagación del sonido y
la dirección normal (perpendicular) al área A.
Podemos distinguir entre flujo de energía acústica transmitida, flujo de
energía acústica reflejada, flujo de energía acústica disipada y flujo de
energía acústica incidente.
Conservación de la energía acústica
Como el resto
de manifestaciones de la energía, debe cumplirse el principio de conservación
de la energía. Si no hay otro tipo de transformaciones
de energía, la energía incidente será igual a la suma de las energías
transmitida, disipada y reflejada.
Disipación de la energía acústica
Al propagarse la energía acústica, una parte de la misma se disipa en el medio
transmisor. En el caso del
aire, esta absorción atmosférica se debe a la amortiguación que sufren las
ondas sonoras por el rozamiento interno y la conductividad calorífica del aire. Esa energía
disipada se transforma en calor oenergía térmica
Coeficiente de absorción acústica, α
Es el cociente entre la suma de los flujos de energía acústica transmitida y
disipada, y el flujo de energía acústica incidente
También se define como el cociente entre la energía absorbida por un material y
la energía que incide sobre él.
Equivale a la diferencia entre la unidad y el coeficiente de
reflexión.
Transductores acústicos
Los transductores son dispositivos que transforman un
tipo de energía en otra. Los micrófonos y altavoces son
transductores acústicos que transforman la energía acústica en energía
eléctrica, o viceversa.
El altavoz convierte energía eléctrica en energía acústica.
Un micrófono es un dispositivo que capta ondas sonoras
de una determinada energía acústica y las transforma en una corriente eléctrica
que reproduce
las características de la onda sonora original
En primer lugar, una lámina elástica fina, llamada diafragma, capta las
variaciones de presión del
medio de transmisión y las convierte en vibraciones mecánicas. A continuación,
las vibraciones mecánicas del diafragma generan una señal
eléctrica de voltaje e intensidad proporcionales.
Un altavoz funciona a la inversa, es decir, convierte
energía eléctrica en energía acústica. En primer lugar, la señal eléctrica de
entrada produce fuerzas electromagnéticas que provocan el movimiento de la
membrana del
altavoz. Ese movimiento mueve las partículas en
contacto con la membrana y produce ondas de presión en el aire o el medio de
transmisión que lo rodea.