Acústica

Te explicamos qué es la acústica, cuáles son sus ramas y qué fenómenos acústicos estudia. Además, qué es la contaminación acústica.

¿Qué es la acústica?

La acústica es la rama de la física que estudia el sonido. Es una ciencia natural dedicada a entender los fenómenos de producción, transmisión, control y recepción del sonido, infrasonido y ultrasonido, así como sus efectos en el mundo real.

La acústica define al sonido como una vibración, o sea, la propagación mecánica de ondas a través de la materia, sea en estado sólido, líquido o gaseoso, y trata de describir este desplazamiento a través de fórmulas y principios matemáticos.

Es una de las ciencias más antiguas de la humanidad, cuyos inicios pueden rastrearse a la Antigüedad Clásica, entre los siglos VI a. C. y I d. C., especialmente en Grecia y Roma. Sus primeros estudios formales, realizados por Pitágoras (aprox. 569-475 a. C.), tenían que ver con la comprensión de los sonidos musicales, para tratar de entender por qué algunos sonidos son más bellos que otros.

Fue Aristóteles (384-322 a. C.), más de un siglo después, quien descubrió que el sonido se compone de contracciones y expansiones del aire, y el primer tratado al respecto fue escrito siglos después por el arquitecto romano Vitruvio (80-15 a. C.), hacia el 20 a. C.

Sin embargo, fue a partir de la Revolución Científica del Renacimiento que se comenzaron a descubrir las leyes que rigen el sonido, gracias a los estudios de cuerdas vibrantes de Galileo Galilei (1564-1642) y Marin Mersenne (1588-1648). A ellos se sumaría luego Isaac Newton (1642-1727) y más adelante los llamados “gigantes” de la acústica: el alemán Hermann Helmholtz (1821-1894) y Lord Rayleigh (1842-1919), entre otros grandes científicos estudiosos del sonido.

Los primeros intentos por medir la velocidad del sonido en el aire, uno de los logros fundacionales de la acústica, se hicieron en el siglo XVII y, aunque no fueron muy exactos, develaron que la velocidad de las ondas no depende de su frecuencia. En 1738 la Academia de las Ciencias de París logró una medición casi igual al valor que se maneja actualmente: 331,29 metros por segundo.

En la actualidad, la acústica es una disciplina importante que cuenta con numerosas aplicaciones técnicas, tanto en el campo de la arquitectura y la planificación urbana, como en el de la medicina, las artes y el entretenimiento, y las telecomunicaciones, e incluso en el mundo militar (como el mecanismo del radar).

Ver también: Física

Ramas de la acústica

La acústica abarca un conjunto variado de sub disciplinas o especializaciones, entre las que se destacan:

• Acústica arquitectónica. Rama de la acústica dedicada al estudio del movimiento del sonido en las edificaciones y espacios urbanos, para poder construirlos de un modo tal que se saque provecho a la naturaleza del sonido.
• Acústica musical. Rama de la acústica dedicada al estudio del sonido en el contexto artístico, o sea, de la música y de los sonidos considerados hermosos. Se ocupa tanto de los instrumentos musicales como de los sistemas de afinación de escala.
• Acústica fisiológica. Rama de la acústica dedicada al estudio del funcionamiento del aparato auditivo, sus enfermedades, trastornos y otras implicancias.
• Electroacústica. Rama de la acústica dedicada al estudio de la captación, reproducción, amplificación y producción del sonido mediante dispositivos electrónicos como micrófonos o parlantes.
• Acústica subacuática. Rama de la acústica dedicada al estudio del sonido cuando se produce y transmite bajo el agua.
• Psicoacústica. Rama de la acústica dedicada al estudio de las relaciones entre el sonido y la mente humana, es decir, la manera en que reaccionamos los seres humanos al sonido.
• Bioacústica. Rama de la acústica dedicada al estudio del sonido en los seres vivos, especialmente los animales: la función de los sonidos que emiten, la disposición del aparato fonador, entre otras.
• Acústica industrial. Rama de la acústica dedicada al estudio del sonido que generan las actividades productivas humanas, a las formas de contaminación acústica y al impacto del sonido en el ambiente de trabajo.

Fenómenos acústicos

El sonido se propaga en el entorno físico en forma de ondas mecánicas, cuyas propiedades les permiten sufrir diferentes alteraciones y transformaciones, conocidas como fenómenos acústicos. Los principales fenómenos son:

• La reflexión. Es un fenómeno que ocurre cuando las ondas sonoras se encuentran en su recorrido con un objeto físico que altera o modifica su trayectoria original, lo que produce un efecto de rebote que puede enviarla de regreso a su fuente original. Dependiendo de las condiciones en que la reflexión se produzca, pueden darse otros fenómenos similares, tales como:
  • El eco. Es un tipo de reflexión del sonido en el que la onda regresa a su emisor tras impactar en una superficie reflectante, en ciclos de un intervalo cercano a los 0,1 segundos. Es similar al efecto que produce la luz al impactar en el espejo, devolviéndole al emisor parte de sus propios sonidos, como en las cuevas largas en las que podemos oír nuestra voz repetirse hacia nosotros.
  • La reverberación. Es un fenómeno asociado a la reflexión del sonido, en el que se puede escuchar un sonido tiempo después de que se haya dejado de emitir, o sea, cuando su emisor está en silencio. Este fenómeno se debe también a la persistencia acústica, y se interpreta como un alargamiento de los sonidos iniciales, como en el caso del ruido que acompaña a una explosión.
  • Las ondas estacionarias. Es un fenómeno que ocurre cuando una onda reflejada se suma a la onda original sobre el mismo eje, lo que modifica las propiedades de ambas y aumenta o disminuye su amplitud, por lo que el sonido resultante es muy distinto al emitido. Esto es lo que ocurre cuando un micrófono graba la salida en un parlante de su propio sonido, o sea, cuando se produce el feedback.
• La absorción. Es un fenómeno que puede considerarse como lo contrario a la reflexión, ya que en este caso las ondas sonoras, al tropezar con una barrera física, no alteran su curso, sino que son anuladas o neutralizadas, ya sea parcial o totalmente. Este fenómeno es utilizado para insonorizar ciertos espacios, como los lugares de práctica musical, impidiendo que las ondas se propaguen más allá, hacia el exterior.
• La refracción. Es un fenómeno que tiene lugar cuando las ondas sonoras se propagan de un medio físico a otro diferente (por ejemplo, del aire al agua o viceversa), y en el proceso se modifican su velocidad y dirección, en un grado equivalente a las propiedades físicas del medio al cual se desplazan. Podemos experimentar este fenómeno si nos sumergimos en una piscina y escuchamos a quienes hablan en la superficie.
• La difracción. Es un fenómeno que ocurre cuando las ondas sonoras encuentran un obstáculo en su camino, lo rodean y convierten la superficie del obstáculo en una fuente a su vez de ondas secundarias (ondas difractadas), lo que ocasiona que el sonido se disperse en el entorno. También puede ocurrir cuando las ondas sonoras atraviesan una pequeña abertura y se propagan al nuevo entorno, como cuando hablamos a través de un tubo y nuestra voz emerge distorsionada del otro lado.
• La interferencia. Es un fenómeno que ocurre por la superposición de dos ondas sonoras armónicas, que modifican sus propiedades en el proceso. Cuando esta superposición ocasiona una ganancia en amplitud, se habla de interferencia constructiva; cuando en cambio se pierde amplitud, se habla de interferencia destructiva. Esto es lo que ocurre cuando estamos en un ambiente repleto de gente hablando y se hace difícil escuchar a la persona que tenemos al lado.
• El efecto doppler. Es un fenómeno que se produce cuando el emisor de las ondas se desplaza rápidamente respecto del receptor, ya sea alejándose o acercándose, y este movimiento incide en la frecuencia de las ondas sonoras. Es lo que ocurre cuando una ambulancia pasa junto a nosotros y su característico sonido gana frecuencia cuando se acerca y la pierde cuando se aleja.

Contaminación acústica

La contaminación acústica es la emisión continua de sonidos intrusos en un entorno o ecosistema, que producen ruido e impiden o estorban la propagación de los sonidos naturales y propios de dicho entorno. La contaminación acústica es muy perceptible en las ciudades, donde la acumulación de los sonidos puede llegar a ser intolerable e incluso físicamente nociva para el organismo, mientras que en las zonas rurales y silvestres existe una menor incidencia de ondas sonoras molestas.

Este tipo de contaminación tiene efectos en la flora y la fauna de los hábitats, y especialmente en la estabilidad psíquica de las personas, ya que puede inducirlas a estados de agitación, desagrado, angustia o distracción.

Más en: Contaminación sonora

Referencias

• “Acústica” en Wikipedia.
• “La naturaleza del sonido” en la Universidad Nacional de Rosario (Argentina).
• “Acústica: alcances de la ciencia del sonido” en el Instituto Tecnológico de Buenos Aires (Argentina).
• “Acoustics (physics)” en The Encyclopaedia Britannica.