Tercera semana de clase de física grado undécimo

Intensidad del Sonido

 

La intensidad del sonido se define como la potencia acústica por unidad de área. El contexto habitual es la medición de intensidad de sonido en el aire en el lugar del oyente. Las unidades básicas son vatios/m² o vatios/cm². Muchas mediciones de la intensidad de sonido se hacen con relación a la intensidad del umbral de audición estándar I₀ :

El enfoque más común para la medición de la intensidad del sonido es el uso de la escala de decibelios:

Los decibelios miden la relación de una intensidad dada I con la intensidad del umbral de audición, de modo que este umbral toma el valor 0 decibelios (0 dB). Para evaluar el volumen del sonido, como distintivo de una medida de intensidad objetiva, se debe ponderar con la sensibilidad del oído.

 

Presión del Sonido

Dado que el sonido audible consiste en ondas de presión, una de las formas de cuantificar el sonido es establecer la cantidad de variación de la presión causada por el sonido, con relación a la presión atmosférica. Debido a la gran sensibilidad de la audición humana, el umbral de audición corresponde a una variación de presión de menos de una mil millonésima parte de la presión atmosférica.

El umbral de audición estándar se puede expresar en términos de presión, y la intensidad de sonido en decibelios se puede expresar en términos de la presión acústica:

La presión P aquí debe entenderse como la amplitud de la onda de presión. La energía transportada por una onda es proporcional al cuadrado de la amplitud. El factor de 20 proviene del hecho de que el logaritmo del cuadrado de una cantidad es igual a 2 x el logaritmo de la cantidad. Puesto que los micrófonos comunes tales como los micrófonos dinámicos, producen un voltaje que es proporcional a la presión del sonido, entonces los cambios en la intensidad del sonido incidente sobre el micrófono pueden calcularse a partir de:

donde V1 y V2 son las amplitudes de voltajes medidos.

 

Umbral de Audición

Las medidas de nivel sonoro en decibelios por lo general, hacen referencia a un umbral de nivel de audición estándar a 1000 Hz para el oído humano, que puede expresarse en términos de intensidad de sonido:

o en términos de presión de sonido:

Este valor tiene una amplia aceptación como el umbral estándar nominal y corresponde a 0 decibelios. Representa un cambio de presión de menos de una milmillonésima parte de la presión atmosférica estándar. Esto es indicativo de la increíble sensibilidad del oído humano. El umbral medio real de audición a 1000 Hz es más parecido a 2.5 x 10^-12 vatios/m² o unos 4 decibeles, pero cero decibelios es una referencia adecuada. El umbral de audición varía con la frecuencia, como se ilustra en las curvas de audición medidas. 

 

Curvas de audición media

Curvas de audición media con anotaciones