La energía sonora convierte el sonido en electricidad. Aunque la física de convertir la energía sonora en electricidad aún se encuentra en sus primeras etapas, se ha logrado.
El sonido a través de micrófonos y altavoces, por ejemplo, son casos en los que el sonido se convierte en energía eléctrica. Las vibraciones pasan del tímpano a la cóclea (un órgano lleno de líquido) a través de diminutos huesos, produciendo ondas superficiales que impactan en las células ciliadas.
En términos de Layman, la energía sonora es creada por vibraciones que fluyen a través de algo. El sonido se transmite como ondas de energía a través de sólidos, líquidos y gases.
Las ondas de sonido se producen cuando los átomos de aire alrededor de las ondas de sonido comienzan a vibrar. A medida que más partículas de aire vibran como resultado de este evento, se produce una reacción en cadena. Esto crea movimiento, que transmite ondas de sonido al oído, que escucha las ondas como sonido.
Cuando una fuerza, como el sonido o la presión, hace que un elemento o sustancia vibre, se produce energía sonora. Esa energía viaja en ondas a través de la materia. Estas ondas de sonido se conocen como energía mecánica cinética.
Características de las ondas sonoras
Las ondas sonoras tienen cinco características principales: longitud de onda, amplitud, frecuencia, período de tiempo y velocidad.
La longitud de onda de una onda de sonido representa la distancia que recorre la onda antes de repetirse. La longitud de onda es una onda longitudinal que representa las compresiones y rarefacciones de la onda sonora.
El mayor movimiento de partículas afectadas por una onda de sonido a medida que viaja a través de un medio se define por la amplitud de la onda. Una gran amplitud corresponde a una gran onda de sonido.
La frecuencia de una onda de sonido, especifica el número de ondas de sonido producidas por segundo. Los ruidos de baja frecuencia generan menos ondas sonoras que los de alta frecuencia.
El período de tiempo de una onda de sonido es el tiempo necesario para completar un ciclo de onda completo. Cada vibración de la fuente de sonido produce el valor de una onda de sonido.
Finalmente, la velocidad de una onda de sonido, representada en metros por segundo, nos informa qué tan rápido va la onda.
Ejemplos de energía sonora
El efecto Doppler
Este fenómeno se conoce como efecto Doppler, en honor a su descubridor, el científico austriaco Christian Doppler. Este efecto es causado por la repetición de ondas sonoras. Se trata de los cambios de frecuencia de onda producida por el movimiento relativo de la fuente en relación al observador. Cuanto más cerca está el observador de la fuente del sonido, más cerca están las ondas sonoras.
Cuando la persona está lejos y las ondas han tenido tiempo de dividirse, el sonido no es simplemente más bajo; tiene un tono diferente.
El efecto Doppler se define como el efecto generado por una fuente de ondas en movimiento en el que hay un cambio aparente hacia arriba en la frecuencia para los observadores que miran la fuente y un cambio aparente hacia abajo en la frecuencia para los observadores que miran hacia el lado opuesto de la fuente. Este video explica el efecto doppler y como se transforma la energía sonora.
La acústica
La acústica es un estudio interdisciplinario que examina las ondas mecánicas en diversos entornos, como sólidos, líquidos y gases, como vibraciones, sonido, infrarrojos y ultrasonido.
Los profesionales de la acústica abarcan desde ingenieros acústicos, que investigan nuevos usos para el sonido en la tecnología, hasta ingenieros de audio, que se especializan en grabar y manipular el sonido, y acústicos, que son científicos que estudian la ciencia del sonido.
Todos hemos visto antes un concierto melódico, que todos esperamos ansiosamente, y probablemente estemos familiarizados con los diferentes tamaños y materiales de los diversos instrumentos. En general, los instrumentos más grandes producen un sonido más profundo, mientras que los instrumentos más pequeños producen un sonido de tono más alto.
Energía sonora: ¿Energía cinética o potencial?
El trabajo se mide en física por la cantidad de energía transmitida. El trabajo ocurre cuando algo es empujado a lo largo de una distancia por una fuerza externa.
El resorte en espiral Slinky es un ejemplo de energía potencial. No hace nada hasta que se suelta el resorte. Cuando el resorte se mueve (se suelta), produce energía cinética. La energía cinética se define como la energía del movimiento.
Considere un instrumento musical como un ejemplo. Cuando se toca el instrumento, se producen ondas de sonido, lo que resulta en energía cinética. Cuando el mismo instrumento musical está en reposo, todo lo que queda es el potencial de energía.
Por lo tanto, podemos decir que la energía del sonido puede tener tanto energía cinética como potencial.
La energía sonora y otras energías
La energía del sonido proporciona la menor cantidad de energía de todas estas categorías.
El sonido viaja a una velocidad de alrededor de 767 millas por hora. Debido a que la energía del sonido tiene una cantidad finita de energía, no se puede utilizar para generar electricidad.
Las vibraciones que entran en nuestros oídos también hacen que los oídos vibren. Nuestros oídos pueden percibir sonidos separados de esta manera.
Los rayos están rodeados de aire caliente que se calienta rápidamente. Este ambiente caluroso produce el sonido del trueno. Al final, el relámpago crece a un ritmo más rápido que el sonido.
La energía del sonido se puede utilizar tanto por razones médicas como terapéuticas. Los ultrasonidos, por ejemplo, hacen uso de vibraciones sonoras. Las vibraciones de sonido, cuando se emplean de esta manera, revelan la presencia de tumores y otras cosas en el cuerpo humano porque rebotan y crean ecos que pueden trazar lo que está presente.
A medida que las ondas de sonido viajan a través de un medio, pierden energía. Es por eso que solo puedes escuchar cosas desde cierta distancia. También es la razón por la que el sonido viaja menos en los días de tormenta que en los de calma. En los días de tormenta, el viento reduce la energía de las ondas sonoras.
No hay sonido en el espacio porque no hay moléculas allí. En otras palabras, debido a que no hay moléculas a través de las cuales puedan viajar las ondas sonoras, el sonido no puede transmitirse por el espacio.
El ultrasonido no es detectable por los humanos. A pesar de esto, ciertas criaturas utilizan ultrasonidos para desplazarse en la oscuridad. El murciélago es una buena ilustración de tal animal. Los murciélagos producen señales de ondas ultrasónicas.