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trazada es la frecuencia, y la distancia que abarca un ciclo completo se denomina“ longitud de onda”. Puesto que la velocidad de una onda es la distancia que viaja por segundo, la fórmula universal para la transmisión de ondas y de medios de grabación de todo tipo es:“ velocidad = frecuencia × longitud de onda”.
Puesto que la velocidad del sonido en el aire es de 340 metros por segundo, se establece que la longitud de onda de una nota con 340 Hz es de un metro, con 34 Hz es de 10 metros y así sucesivamente. Dentro del rango general aceptado de frecuencias audibles, 20- 20 000 Hz, las longitudes de onda en el aire pueden abarcar desde 17 metros hasta 17 milímetros.
10. Radiación y reflexión del sonido El concepto de longitud de onda está relacionado directamente con la manera en que las ondas sonoras viajan a partir de diversas fuentes sonoras, cómo son reflejadas al topar con obstáculos en su camino y con la manera en que se acrecientan o desvanecen en salones o salas de concierto.
Cuando una fuente sonora es pequeña comparada con la longitud de onda de la nota que irradia, las ondas viajan alejándose con igual fuerza en todas direcciones, describiendo una versión tridimensional análoga a las ondas de agua antes mencionadas, donde el frente de onda corresponde a una esfera en expansión. Puesto que la cantidad de energía original se extiende en un área mayor, la intensidad del sonido disminuye progresivamente( es decir, la energía que pasa a través de un área dada del frente de onda; véase infra, 11). Dado que el área de la superficie de una esfera es proporcional al cuadrado de su radio, la intensidad disminuirá el cuadrado de la distancia recorrida; esto se conoce como“ regla del cuadrado inverso”.
En contraste, una fuente de mayor tamaño que la longitud de onda genera un frente de onda plano( o liso) cuya intensidad apenas disminuye con la distancia. Puesto que la longitud de las ondas sonoras abarcan desde varios metros hasta pocos milímetros, puede deducirse que la mayor parte de los instrumentos y altavoces son de tamaño mediano, por lo que tienden a irradiar notas graves( longitudes de onda largas) de manera poco eficaz en todas direcciones, y notas agudas( longitudes de onda cortas) con fuerza en direcciones específicas, partiendo de un eje común.
Al igual que otros tipos de ondas, las ondas sonoras rebotan o son reflejadas al topar con una pared o un obstáculo. Nuevamente, la longitud de onda es importante y un obstáculo debe ser relativamente grande para que la reflexión se lleve a cabo. Las ondas largas son desviadas por el obstáculo y prosiguen su viaje( proceso conocido como“ difracción”). Cuando una onda topa con una gran superficie en águlos rectos, es reflejada en sentido opuesto siguiendo su trayecto original. Esto establece un patrón de interferencia conocido como“ onda estacionaria”, con picos máximos y mínimos de energía sonora calculados en múltiplos de un cuarto de la longitud de onda de la superficie de reflexión. Esto explica la existencia de“ puntos muertos” en auditorios, así como resonancias indeseadas en cuartos pequeños( véase ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA). Por supuesto que la reflexión es más eficiente en una superficie dura como el mármol, mientras que las superficies suaves o porosas absorben cierta cantidad de la energía sonora incidente. De manera similar, una superficie irregular tiende a dispersar o difundir el sonido.
Cuando un sonido reflejado alcanza el oído después que la onda directa, con un intervalo aproximado de 1 / 20 de segundo, se presenta como“ eco” y se oyen dos sonidos distintos. Esto implica una distancia de unos 17 metros, lo cual explica el eco de los grandes salones, iglesias y calles de la ciudad. Otra experiencia común es el cambio de tono que ocurre cuando entre la fuente y el oyente hay un movimiento relativo; conocido como efecto Doppler, es perfectamente audible en el repentino descenso de tono de la sirena de un vehículo en movimiento, o a la inversa, al escuchar desde un tren en movimiento el sonido de una campana fija en un cruce de camino. La frecuencia audible real en dichos casos depende de la suma de las velocidades del sonido y del vehículo, de manera que, conforme más se aproxime una persona a la fuente sonora, mayor será el número de ciclos por segundo que perciba( tono más alto), y menor al alejarse( tono más bajo).
11. Intensidad del sonido La sensación de“ volumen” está relacionada con la magnitud de las vibraciones de aire que llegan a los oídos y, por lo tanto, dependerá de la potencia de la fuente sonora( medida en watts), y de la distancia entre la fuente y el observador. Sólo alrededor de 1 % de la energía usada por un músico se transforma en sonido, el resto se pierde como calor por la fricción resultante. La Tabla 2 muestra el amplio rango de la potencia total que irradian algunas fuentes de sonido comunes.