1.3. Sistemas físicos intervinientes en la producción y transmisión de sonido
Analicemos qué es lo que pasa cuando estamos en una sala, escuchando a un instrumentista que toca su instrumento. En primer lugar, está el ejecutante que genera la música; en segundo lugar, tenemos el aire que transmite el sonido en todas las direcciones; y por último, está el oyente que percibe el sonido.
1.3.1. Fuente sonora
La fuente sonora puede ser un instrumento musical, un parlante o cualquier objeto vibrante que pueda generar una onda sonora. En cualquier caso, para que la fuente comience a vibrar es necesario entregarle energía, generalmente esto se realiza a través de un mecanismo de excitación; en un instrumento de cuerda sería el instrumentista, frotando la cuerda con el arco. Toda fuente sonora debe tener un elemento vibrante (cuerdas del violín, etc.) que al ser articulado por el mecanismo de excitación pueda generar una oscilación que produzca una onda sonora. Muchas fuentes sonoras tienen un resonador adicional (caja de resonancia de los instrumentos musicales), cuya función es ayudar a transmitir y amplificar las vibraciones del elemento vibrante al medio elástico de propagación.
1.3.2. Medio
Como se mencionó anteriormente, el medio de propagación de una onda sonora puede ser gaseoso, líquido o sólido. En la percepción sonora, el medio de propagación del sonido por excelencia es el aire, por lo que se tratará este caso en particular.
Imaginemos un parlante en una habitación llena de aire. El aire está formado por una gran cantidad de partículas o moléculas, en principio estas se encuentran en reposo o equilibrio. Este equilibrio es dinámico, es decir que las moléculas no están quietas, se mueven caóticamente en todas direcciones, pero con la particularidad de que están distribuidas homogéneamente en toda la sala. De manera tal que se tiene la misma cantidad de partículas por centímetro cúbico tanto cerca como lejos del parlante.
Veamos qué ocurre con el parlante; en un primer momento el cono del parlante
se encuentra quieto en su posición de reposo. Cuando este se mueve rápidamente
hacia delante, empuja las partículas de aire adyacentes a él sin alterar las
que están más alejadas. Entonces, en la zona del cono del parlante el aire estará
más comprimido (más partículas por centímetro cúbico) que lejos de él. Esta
compresión o desplazamiento de las partículas genera una reacción en cadena
que se contagia a las partículas de la zona adyacente a la primera compresión,
empujándolas de manera análoga y de esta forma, la perturbación se propaga
por el aire en todas las direcciones posibles. Cuando el cono del parlante se
mueve hace atrás genera una descompresión de las partículas del aire, que naturalmente
tratarán de volver a su posición original, realizando un movimiento
análogo al del cono del parlante.
A este proceso lo podemos llamar propagación de una onda sonora y es similar a lo que ocurre cuando se deja caer una piedra en un estanque de agua calma. Al caer la piedra en el agua genera una compresión, que produce una perturbación que se propaga por la superficie del agua en forma de circunferencia.
Se recomienda ver las animaciones de la siguiente página:
Acoustics and Vibration Animations de Dan Russell, Graduate
Program in Acoustics, Penn State University.
<http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/rad2/mdq.html>
<http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/waves/wavemotion.html>
Cabe aclarar que cuando la propagación de una onda sonora se da en un espacio
cerrado, los contornos o límites del recinto afectan sustancialmente la propagación
sonora por medio de la reflexión y absorción, configurando la cualidad
acústica de la sala.
1.3.3. Receptor
El oyente o receptor recibe las ondas sonoras y, por medio del sistema perceptivo sonoro, las transforma en impulsos eléctricos. Estas señales nerviosas serán decodificadas por el sistema nervioso auditivo como percepción sonora.