Page 468 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

22.5 Ondas sonoras audibles 449

_p Por consiguiente, el físico intenta correlacionar los efectos sensoriales con las propiedades
A físicas de las ondas. Estas correlaciones se resumen de la forma siguiente:

Efectos sensoriales Propiedad física
Fuerza (volumen) <—-4 Intensidad

Tono <—-» Frecuencia
Timbre (calidad) <—-» Forma de la onda

El significado de los términos de la columna de la izquierda puede variar considerablemente
Figura 22.6 La intensi­
de uno a otro individuo; los de la derecha son mensurables y objetivos.
dad de una onda sonora es
Las ondas sonoras constituyen un flujo de energía a través de la materia. La intensidad de
una medida de la potencia
una onda sonora específica es una medida de la razón en la que la energía se propaga por cier­
transmitida por unidad de
to volumen espacial. Un método práctico de especificar la intensidad sonora es en términos de
área perpendicular a la di­
rección de la propagación la razón con que la energía se transfiere a través de la unidad de área normal a la dirección
de la onda. de la propagación de la onda (véase la figura 22.6). Puesto que la razón a la que fluye la ener­
gía es la potencia de una onda, la intensidad puede relacionarse con la potencia por unidad de
área que pasa por un punto concreto.
La intensidad sonora es la potencia transferida por una onda sonora a través
de la unidad de área normal a la dirección de la propagación.
La rapidez el sonido
se denomina Mach 1
cuando se describen I = (22.13)
altas rapideces en la A
superficie de la Tierra o
sobre ella. Al momento Las unidades para la intensidad son la razón de una unidad de potencia a una unidad de área.
de publicar la presente En unidades del SI, la intensidad se expresa en W/m2, y ésa es la unidad que emplearemos en
edición de esta obra esta obra. Sin embargo, la razón de flujo de energía en las ondas sonoras es pequeña, y en la
en inglés, la marca
mundial de rapidez en industria se usa todavía ^tW/cm2 en numerosas aplicaciones. El factor de conversión es
la superficie del planeta la 1 pW/cm2 = 1 X 10“2 W/m2
tenía el automóvil
ThrustSSC, que había Se puede demostrar por métodos similares a los utilizados para un resorte que oscila que
cronometrado 763 mi/h, la intensidad sonora varía directamente con el cuadrado de la frecuencia/y el cuadrado de la
rapidez superior a Mach amplitud A de una onda sonora. Expresada con símbolos, la intensidad I está dada por
1 (761.2 mi/h). La forma
aerodinámica del auto, I = 2 tt2/ 2A 2p v (22.14)
el sistema de suspensión
activa que conserva el donde v es la velocidad del sonido en un medio de densidad p. El símbolo A en la ecuación
ángulo necesario para (22.14) se refiere a la amplitud de la onda sonora y no a la unidad de área, como en la ecua­
la fuerza aerodinámica ción (22.13).
hacia abajo y los dos La intensidad l(¡ del sonido audible apenas perceptible es del orden de 10-12 W/m2. Esta
motores Rolls Royce intensidad, que se conoce como el umbral auditivo, ha sido adoptado por expertos en acústica
de propulsión a chorro
como la intensidad mínima para que un sonido sea audible.
ubicados de modo
que el auto eludiera la
trayectoria de las ondas El umbral auditivo representa el estándar de la intensidad mínima para que un
de choque permitieron sonido sea audible. Su valor a una frecuencia de 1000 Hz es
alcanzar esa rapidez.
La marca mundial de
un motor de "aspiración 70 = 1 X 10"12 W/m2 = 1 X 1(L10 jnW/cm2 (22.15)
de aire" lo tiene el El intervalo de intensidades por arriba del cual el oído humano es sensible es enorme.
X-43A Scramjet de la Abarca desde el umbral auditivo IQ hasta una intensidad 1012 veces mayor. El extremo supe­
NASA, que logró la rior, conocido como umbral de dolor, representa el punto en el que la intensidad es intolera­
rapidez de Mach 9.8 o
7000 mi/h. Ese histórico ble para el oído humano. La sensación se vuelve dolorosa y no sólo auditiva.
vuelo ocurrió el 16 de
noviembre de 2004 y El umbral de dolor representa la intensidad máxima que el oído promedio
alcanzó una altitud de puede registrar sin sentir dolor. Su valor es
aproximadamente
110 000 ft.
7 = 1 W/m2 = 100 pW/cm2 (22.16)