Problemas de acústica

    Como paso previo, debe recordarse que la velocidad del sonido depende de la densidad del medio material en que se propague. Por ello, en general, el sonido viaja a más velocidad en el seno de los sólidos que en el de los líquidos y en éstos a mayor velocidad que en los gases.

    Cumpliendo esta regla, la velocidad del sonido en el aire depende de la temperatura de éste. A 0 ºC es de unos 331 m/s, y aumenta aproximadamente 0,6 m/s por cada grado centígrado de aumento de temperatura. Existen fórmulas que calculan con exactitud este aumento.

    La intensidad sonora de una onda se mide en vatios/cm2. Como el rango de intensidad de las ondas sonoras perceptibles por el hombre es muy alto, se ha recurrido para medirla a una escala logarítmica, en la que el nivel de intensidad de una onda sonora de intensidad I viene dado por:

    donde I0 un valor de referencia igual a 10-12 vatios/cm2. N se mide en decibelios.

    Problema 1. En una tormenta, se oye un trueno 4 segundos después de verse el correspondiente relámpago. Si la temperatura del aire es de 20 ºC, ¿a qué distancia del observador está la tormenta?

    Solución. La velocidad del sonido en el aire a esa temperatura será:

    v = 331 + (0,6) · 20 v = 343 m/s

    Despreciando el tiempo que ha tardado la luz en hacer el recorrido hasta el observador (puede hacerse, ya que la velocidad de la luz es de 300.000 km/s) y aplicando al sonido la fórmula del movimiento rectilíneo y uniforme:

    E = v · t e = 343 · 4 e = 1.372 m

    Problema 2. El nivel de intensidad de las ondas sonoras producidas por una máquina es de 120 decibelios. Hallar la intensidad del sonido de esa máquina, expresado en vatios/cm2.

    Solución. Será:

    de donde:

    12 = lg I – lg (10-16) 12 = lg I + 16 lg I = -4

    Calculando el antilogaritmo:

    I = 10-4 vatios/cm2