Cómo viaja el sonido a través de un medio
Descubre cómo viaja el sonido desde su origen hasta el lugar donde se escucha. Explora las propiedades de las ondas sonoras y cómo se mueven a través de la materia, haciendo vibrar las moléculas. Por último, investiga cómo se mueven las ondas sonoras en el aire, los líquidos y los sólidos.
Las asombrosas habilidades del sonidoImagina que sostienes una banda elástica apretada entre los dedos. ¿Qué pasaría si alguien pinchara la goma? Sentirías las vibraciones de la banda elástica en tu mano al mismo tiempo que se produce el sonido del punteo. Al igual que cuando estás al lado de un gran altavoz, las vibraciones del sonido se pueden sentir. ¡Incluso pueden mover cosas! Entonces, ¿qué es el sonido? Bueno, si aún no lo has adivinado, es una vibración. Las vibraciones del sonido se desplazan en forma de onda, y a estas vibraciones las llamamos ondas sonoras. Las ondas sonoras se mueven haciendo vibrar los objetos y éstos hacen vibrar a otros objetos circundantes, arrastrando el sonido. Cuanto más te alejas de la fuente original de un sonido, las ondas disminuyen hasta que no tienen fuerza para hacer vibrar ninguna otra partícula. Es como cuando tiras una piedra a un estanque y ésta hace ondas que hacen más ondas hasta que se extingue lentamente. El sonido puede moverse por el aire, el agua o los sólidos, siempre que haya partículas en las que rebotar. Sin embargo, si no hay partículas en las que rebotar, no puede moverse. No hay sonido en el vacío del espacio, porque no hay nada que haga vibrar el sonido.
Cómo se produce el sonido
Las ondas sonoras viajan más rápido en las sustancias más densas porque las partículas vecinas chocan más fácilmente entre sí. Por ejemplo, el agua. En una botella de agua hay unas 800 veces más partículas que en la misma botella llena de aire. Por tanto, las ondas sonoras viajan mucho más rápido en el agua que en el aire. En el agua dulce a temperatura ambiente, por ejemplo, el sonido viaja unas 4,3 veces más rápido que en el aire a la misma temperatura.
El sonido que viaja por el aire pronto se vuelve menos fuerte a medida que se aleja de la fuente. Esto se debe a que la energía de las ondas se pierde rápidamente en el camino. El sonido mantiene su energía durante más tiempo cuando viaja por el agua porque las partículas pueden transportar mejor las ondas sonoras. En el océano, por ejemplo, el sonido de una ballena jorobada puede viajar miles de kilómetros.
Las ondas sonoras subacuáticas que llegan a nosotros a mayor velocidad y mantienen su intensidad durante más tiempo parece que deberían hacernos percibir esos sonidos como más fuertes cuando también estamos bajo el agua. Sin embargo, el oído humano evolucionó para escuchar el sonido en el aire y no es tan útil cuando está sumergido en el agua. Nuestra propia cabeza está llena de tejidos que contienen agua y pueden transmitir las ondas sonoras cuando estamos bajo el agua. Cuando esto ocurre, las vibraciones eluden el tímpano, la parte del oído que evolucionó para captar las ondas sonoras en el aire.
¿Qué tipo de onda viaja el sonido?
El sonido viaja en forma de ondas mecánicas. Una onda mecánica es una perturbación que se mueve y transporta energía de un lugar a otro a través de un medio. En el sonido, la perturbación es un objeto que vibra. Y el medio puede ser cualquier serie de partículas interconectadas e interactivas. Esto significa que el sonido puede viajar a través de gases, líquidos y sólidos.
Veamos un ejemplo. Imaginemos una campana de iglesia. Cuando una campana suena, vibra, lo que significa que la propia campana se flexiona hacia dentro y hacia fuera muy rápidamente. Cuando la campana se mueve hacia fuera, empuja las partículas de aire. Esas partículas de aire empujan contra otras partículas de aire adyacentes, y así sucesivamente. Cuando la campana se flexiona hacia dentro, tira de las partículas de aire adyacentes y éstas, a su vez, tiran de otras partículas de aire. Este patrón de empuje y tracción es una onda sonora. La campana vibrante es la perturbación original, y las partículas de aire son el medio.
El sonido no se limita a moverse por el aire. Presiona tu oído contra una superficie sólida, como una mesa, y cierra los ojos. Dile a otra persona que golpee con su dedo el otro extremo de la mesa. El golpeteo se convierte en la perturbación inicial. Cada golpecito envía vibraciones a través de la mesa. Las partículas de la mesa chocan entre sí y se convierten en el medio del sonido. Las partículas de la mesa chocan con las partículas de aire entre la mesa y tu tímpano. Cuando una onda se desplaza así de un medio a otro, se llama transmisión.
Cómo viaja el sonido a través de sólidos, líquidos y gases
Aunque el sonido se mueve a una velocidad mucho mayor en el agua que en el aire, la distancia que recorren las ondas sonoras depende principalmente de la temperatura y la presión del océano. Mientras que la presión sigue aumentando a medida que se incrementa la profundidad del océano, la temperatura del océano sólo disminuye hasta cierto punto, después de lo cual permanece relativamente estable. Estos factores tienen un curioso efecto sobre cómo (y cuán lejos) viajan las ondas sonoras.
Imagina que una ballena está nadando por el océano y llama a su manada. La ballena produce ondas sonoras que se mueven como ondas en el agua. A medida que las ondas sonoras de la ballena se desplazan por el agua, su velocidad disminuye al aumentar la profundidad (a medida que baja la temperatura), lo que hace que las ondas sonoras se refracten hacia abajo. Una vez que las ondas sonoras alcanzan el fondo de lo que se conoce como la capa de la termoclina, la velocidad del sonido alcanza su mínimo. La termoclina es una región caracterizada por un rápido cambio de temperatura y presión que se produce a diferentes profundidades en todo el mundo. Por debajo de la “capa” de la termoclina, la temperatura permanece constante, pero la presión sigue aumentando. Esto hace que la velocidad del sonido aumente y que las ondas sonoras se refracten hacia arriba.