La magnitud de la intensidad del sonido (I) podemos describirla como la potencia promedio desplazada por unidad de área, por medio de una superficie perpendicular a la dirección por donde se propagan dichas ondas sonoras, su valor es inversamente proporcional al cuadrado con respecto a la distancia donde se encuentre el foco emisor de determinado sonido y el receptor de dichas ondas sonoras, la unidad que representa la intensidad del sonido de acuerdo al sistema internacional (SI) es el W/m2, sin embargo, de manera más práctica lo suelen medir en W/cm2.
En relación al nivel de intensidad del sonido, podemos expresar que nuestros sistemas auditivos naturales (oídos) son sensibles a un amplio rango o espectro de frecuencias y también de intensidades, esto a permitido realizar estudios fisiológicos donde han manifestado o determinado una relación logarítmica entre aquella intensidad del propio sonido y, aquella intensidad que nuestros oídos pueden percibir, por lo tanto, la intensidad del sonido se mide a través de una escala logarítmica, como podrán observar en el análisis de nuestro próximo ejercicio.
Por lo tanto, con la finalidad de seguir profundizando sobre las magnitudes que definen al sonido, en este caso su intensidad (I) y potencia (P), analizaremos otro ejemplo, mediante un ejercicio como el que pueden observar a continuación.
Ejercicio
Un foco emisor de ondas mecánicas las cuales percibimos como sonido, genera un nivel de intensidad de 30 decibelios (dB) al estar el receptor de dichas ondas sonoras a una distancia de 10 metros, tomando en cuenta lo antes expresado, responder a las siguientes interrogantes:
a.-¿Cuál será la intensidad sonora a esa distancia?
b.-¿Cuál será la potencia del foco emisor del sonido analizado?
Solución
Datos:
r = 10 m (Distancia entre el foco emisor del sonido y receptor del mismo).
β = 30 dB (Nivel de intensidad del sonido).
I = ? (Intensidad sonora).
P = ? (Potencia de la fuente de emisión del sonido).
a.- Para dar respuesta a esta interesante interrogante, debemos observar los datos que tenemos y de esta manera buscar el planteamiento o fórmula que más se adapte a nuestros requerimientos, por lo tanto, comenzaremos describiendo la siguiente fórmula 1.
De la anterior fórmula 1, es importante señalar lo siguiente:
Este valor representa una intensidad arbitraria como referencia, por lo que constituye el umbral de la sensación sonora para nuestros oídos, es decir, la menor sensación que podemos percibir de las partículas vibratorias que generan determinado sonido, recordando que para que se origine el sonido debe existir una vibración la cual perturba al medio donde se encuentra propagándose hasta un receptor, por lo tanto, de la anterior fórmula 1, despejamos la variable a buscar, es decir, intensidad del sonido (I).
De esta manera hemos calculado la intensidad sonora percibida por el receptor del sonido a una distancia de 10 metros.
b.- Una vez conocida la intensidad sonora, procedemos a buscar la potencia (P) del foco emisor de dicho sonido, para ello, utilizamos la siguiente fórmula 2.
De la anterior fórmula 2, despejamos potencia (P) como pueden observar.
Este el es valor de la potencia (P) del foco emisor de dicho sonido analizado, en este caso lo calcule con la intensidad medida en vatios sobre centímetros cuadrado (W/cm2), por supuesto, también es posible calcular la potencia (P) con la intensidad expresada en vatios sobre metros cuadrados (W/m2).
Análisis de los resultados
El sonido representa para la humanidad uno de los fenómenos de gran interés para su análisis, es por ello, que la ciencia física a dedicado gran cantidad de tiempo para su mejor comprensión, y de esta manera, poderlo utilizar de la mejor forma posible, ya que son innumerables las actividades del ser humano que han evolucionado exponencialmente gracias a estos tipos de conocimientos, como lo son la intensidad del sonido y la potencia (P) de un determinado foco emisor.
Analizamos interesantes magnitudes que nos sigue permitiendo ampliar nuestro conocimiento sobre el sonido, notamos como el nivel de intensidad del sonido lo expresamos en decibelios (dB), resaltando además, que el máximo nivel soportado por nuestros sistemas auditivos naturales (oídos) es de 120 dB, más adelante seguiremos conociendo otros ejemplos prácticos analizados desde una visión matemática a través de diversas formulaciones, sencillas, pero, de gran utilidad al momento de analizar este tipo de aprendizajes.
Hasta otra oportunidad mis queridos amigos.
Nota: Las imágenes fueron realizadas por el autor utilizando Power Point y Paint, el gif animado fue realizado implementando PhotoScape.
Referencias Bibliográficas recomendadas
[1] MOVIMIENTO ONDULATORIO. Link.
[2] EL SONIDO Y SUS CUALIDADES. Link.
[3] SPEED OF SOUND. Link.
[4] Propiedades de las ondas sonoras . Link.