Difracción del sonido: en qué consiste, ejemplos, aplicaciones
La difracción del sonido es el fenómeno que ocurre cuando el sonido se curva y esparce alrededor de una abertura u obstáculo. Es algo común a todas las ondas: cuando la onda sonora llega hasta una abertura o un obstáculo, los puntos de su plano se convierten en fuentes y emiten otras difractadas.
El sonido es precisamente una onda de presión que se propaga por el aire y también a través del agua y por los sólidos. A diferencia de la luz, que también es una onda, el sonido no puede propagarse por el vacío. Esto se debe a que la luz funciona de manera completamente diferente: es una onda electromagnética.
La clave en el fenómeno de la difracción es el tamaño del obstáculo en relación con la longitud de onda: la difracción es más intensa cuando el obstáculo tiene dimensiones comparables a la longitud de onda.
En el sonido, la longitud de onda es del orden de los metros, mientras que la de la luz es del orden de los cientos de nanómetros. Mientras el sonido tiene escala humana, la luz tiene escala de un microbio.
Esta enorme diferencia en la escala de la longitud de onda entre el sonido y la luz está detrás del hecho de que podamos escuchar una conversación tras una esquina sin que podamos observar a quienes conversan.
Y es que el sonido es capaz de curvarse por la esquina, mientras que la luz sigue recta. Ese fenómeno de la curvatura en la propagación de la onda sonora es justamente la difracción del sonido.
Índice del artículo
- 1 El sonido
- 2 Ejemplos de difracción del sonido
- 3 Aplicaciones de la difracción del sonido
- 4 Referencias
Se entiende por sonido las ondas de presión que viajan por el aire y que están comprendidas en el rango audible.
El rango audible para el oído de un humano joven y sin problemas auditivos está comprendido entre los 20 Hz y 20000 Hz. Este margen suele estrecharse con la edad.
Los tonos o frecuencias bajas se encuentran entre los 20 Hz y 256 Hz. Los tonos medios entre 256 Hz hasta 2000 Hz. Y los tonos agudos son los comprendidos entre 2 kHz hasta 20 kHz.
La velocidad del sonido en el aire a presión atmosférica de 1 atm y a 0º C es de 331 m/s. La relación entre la velocidad v de propagación de una onda con su longitud de onda λ y su frecuencia f es la siguiente:
v = λ⋅f
De esta relación tenemos que la longitud de onda tiene los siguientes rangos:
– Tonos bajos: 16,5 m a 1,3 m.
– Tonos medios: 130 cm a 17 cm.
– Tonos altos: 17 cm a 1,7 cm.
Un auditorio o sala de conciertos es generalmente un recinto cerrado con paredes que absorben el sonido impidiendo su reflexión.
Sin embargo si la puerta del auditorio está abierta se puede escuchar el concierto sin problemas, incluso cuando la orquesta permanezca fuera de la vista.
Si se está justo al frente de la puerta puede percibirse la gama completa de sonidos. Sin embargo si se está a un lado se escucharán los sonidos graves, mientras que los agudos no.
Los sonidos graves poseen longitud de onda larga y por eso pueden rodear la puerta y ser escuchados detrás de la misma. Todo se debe al fenómeno de la difracción.
Un altavoz o parlante emite un amplio rango de longitudes de onda. La caja del parlante es en sí misma un obstáculo que produce una sombra de sonido detrás de ella.
Esta sombra de sonido es nítida para las frecuencias altas, las cuales no pueden escucharse detrás del parlante, mientras que las graves y parte de las medias sí pueden escuchase porque le dan la vuelta al aparato.
El experimento anterior funciona mejor en un espacio abierto, porque hay que tomar en cuenta que el sonido puede reflejarse en las paredes y otros objetos, permitiendo escuchar todos los tonos incluso detrás de la caja del altavoz.
Una banda de músicos que va tocando por la calle puede ser escuchada desde una calle transversal desde la que no puede verse a los artistas.
La razón, como dijimos antes, es que la dirección del sonido es capaz de curvarse y cruzar la esquina, mientras que la luz viaja en línea recta.
Sin embargo este efecto no es igual para todas las longitudes de onda. Las de onda larga se difractan o se doblan más que las longitudes de onda corta.
Por esa razón en la calle transversal, desde donde no se divisan los músicos, tampoco se escuchan bien los instrumentos agudos como las trompetas y los violines, mientras que los tambores y los bombos se escuchan con más claridad.
Además los tonos bajos de longitud de onda larga se atenúan menos con la distancia que los sonidos de alta frecuencia de longitud de onda corta.
Los elefantes emiten ondas de infrasonido de muy baja frecuencia y longitud de onda muy larga para comunicarse con sus congéneres a grandes distancias. Las ballenas también lo hacen, lo que les permite asimismo una buena comunicación a distancia.
Para que un altavoz tenga un área de audición extensa, el ancho de la bocina debe ser menor que la longitud de onda del sonido que está emitiendo.
Hay un diseño específico de bocina que aprovecha la difracción del sonido: se trata de la bocina de dispersión.
Generalmente se cree que cuanto mayor es el diafragma de la bocina, cubre más área. Sin embargo, en la bocina de dispersión el diafragma es pequeño y la forma de la misma es la que hace que se amplíe el sonido aprovechando el fenómeno de la difracción del sonido.
La forma de la bocina es como un cuerno de boca o salida rectangular de tamaño inferior a las longitudes de onda que emite.
La instalación correcta de este tipo de bocinas se hace con el lado corto de la boca rectangular en horizontal y el lado largo en forma vertical. De esta forma se logra mayor amplitud de cobertura horizontal y direccionalidad del sonido paralela al suelo.
- Física/Acústica/Propagación del sonido. Recuperado de: es.wikibooks.org
- Construpedia. Difracción del Sonido. Recuperado de: construmatica.com
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