Si bien el estudio de la física relacionada a los sonidos es sumamente compleja, teniendo en cuenta algunos principios básicos, nos podemos asegurar de crear un ambiente con una respuesta acústica más que aceptable para realizar nuestros proyectos.
Qué es el sonido?
Para comprender los fenómenos acústicos de los que hablaremos de ahora en adelante, debemos estar familiarizados con el concepto básico de sonido. Ante todo necesitamos de una fuente que lo produzca; puede ser una cuerda tensa, nuestras cuerdas vocales, una campana, el choque de dos autos, la membrana tensa de un instrumento de percusión, etcétera. Luego falta un medio que lo conduzca desde el lugar donde se produce hasta nuestros oídos; este suele ser el aire, pero también pueden ser medios líquidos o sólidos (agua, una pared, el piso…).
El objeto vibratorio comprime y descomprime las moléculas de aire que lo rodean. Cuando la fuente deja de vibrar, el aire vuelve a su estado de reposo y dejan de propagarse las variaciones de presión.
A veces esas variaciones son regulares y otras irregulares. Las primeras se perciben por el oído como un sonido más o menos musical; las otras, en cambio, se perciben como un crujido, golpes, ruido, etcétera. Claro está que si un sonido es agradable o no, no corresponde a un terreno subjetivo. Sobre gustos…
Longitud de onda, Frecuencia y velocidad del sonido
Las ondas sonoras viajan aproximadamente a 345 m/s en el aire. Hay una mínima variación en esa velocidad que depende de la temperatura atmosférica que, bajo circunstancias normales en el interior de un recinto, la podemos ignorar. El rango auditivo del ser humano es aproximadamente de 20 Hz a 20 kHz. La longitud de onda de una frecuencia dada es la distáncia entre repeticiones sucesivas de la forma de onda mientras el sonido viaja a través del aire. Se puede calcular mediante la siguiente ecuación:
Longitud de onda = velocidad del sonido/frecuencia (abreviado: L = c/f)
El Período (T) es el tiempo requerido para completar un cíclo de la forma de onda. T = 1/f
Los sonidos más graves tienen longitudes de onda de el orden de los 10 m, y los más áltos tienen una longitud tán corta como 20 mm. El rango es enorme y, como veremos más adelante, tiene una grán influencia sobre el comportamiento del sonido.
Las ondas sobre las que hemos discutido son ondas senoidales (variaciones regulares, más musicales, en comparación con las que produce el gólpe de un martillo).
Reflexión y difracción
El sonido puede ser reflejado cuando choca con un objeto más ancho que un cuarto de su longitud de onda. Cuando su anchura es de un cuarto de onda o ligeramente menor, también se produce la difracción (osea que rodea al objeto). Por consiguiente deducimos que la reflexión no actúa igual sobre las altas frecuencias que sobre las bajas. Las longitudes de onda de las bajas frecuencias son muy grandes, por lo que son capaces de rodear la mayoría de los objetos. En cambio las altas frecuencias, con un largo de onda mucho menor, son reflejadas fácilmente.
Reverberación
Es un fenómeno producido por la reflexión que consiste en una ligera permanencia del sonido una vez que la fuente original ha dejado de emitirlo.
Cuando recibimos un sonido, nos llega desde su emisor a través de dos vías: el sonido directo y el sonido que se há reflejado en algún obstáculo, como las paredes del recinto. Cuanto más reflejante sean dichas paredes y más grande sea la sala, mayor será el tiempo de reverberación. No obstante, si la distancia entre el receptor y el objeto en el que rebota el sonido es lo suficientemente grande, ocurrirá otro efecto llamado eco. Este es interpretado por el cerebro humano como un segundo sonido igual al primero, pero que llega a nuestros oidos un poco después. Ambos efectos ocurren porque el sonido necesita tiempo para propagarse. Entonces podríamos decir que lo que nosotros escuchamos como eco o reverberación es, literalmente, el "rebote" del sonido original en las paredes, que vuelve a nuestros oídos.
Absorción
Cuando una onda sonora alcanza una superficie, la mayor parte de su energía se refleja, pero un porcentaje de esta es absorbida por el nuevo medio. Todos los materiales absorben un porcentaje de energía dependiendo de la porosidad de su superficie. Lo que sucede es que la energía, que viene en forma de sonido, impacta contra dicho material y genera fricción al atravesar los poros, disipándose en forma de calor.
La manera de medir este fenómeno es mediante el coeficiente de absorción. Este es un valor que varía entre 0 y 1 siguiendo el concepto establecido por Wallace Clement Sabine, pionero en el campo de la acústica arquitectónica moderna. Sabine sugirió que una ventana abierta tiene un coeficiente de absorción total, ya que el sonido pasa a través de ella sin ser reflejado. Por otro lado, un material que refleja absolutamente todo el sonido tiene un coeficiente de absorción de valor cero (concepto completamente teórico, ya que ningún material es 100% reflejante).
Otra forma en que el sonido es absorbido es cuando algún objeto, por ejemplo, una pared, entra en resonancia. Todos los objetos tienen una frecuencia de resonancia, es por eso que cuando pasa un camión por la calle, vibran las ventanas de la casa, o cuando el guitarrista toca una nota, vibra la bordona del redoblante.
Para finalizar...
En las próximas entradas comenzaremos a ver cómo acondicionar un recinto y ampliaremos algunos de los conceptos aquí desarrollados para lograr una mayor comprensión a la vez que creamos un lugar de trabajo adecuado para nuestro verdadero fin: librar la creatividad y expresarnos artísticamente.
Hasta la próxima.
