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Intensidad del sonido e intensidad de la onda

De Wikillerato

La intensidad de un sonido es la magnitud de la sensación de audibilidad producida por la onda sonora. Como hemos visto en la ecuación, la intensidad depende del cuadrado de la frecuencia y de la amplitud. Pero la sensibilidad del oído varía tanto en los diferentes dominios de frecuencias que intensidades iguales producen sensaciones diferentes en las diferentes regiones del espectro de frecuencias.

Imagen:Intensidad-sonido-onda.png

La figura representa la relación entre intensidad, frecuencia y audibilidad. Se observa que la intensidad de onda necesaria para oír en las regiones próximas a los límites de audición, tanto en las correspondientes a frecuencias elevadas como débiles, es mucho mayor que la necesaria en las zonas de sensibilidad máxima (entre 2000 y 5000 Hz)

La curva suave del umbral de audición representa una curva media de muchos individuos, la curva de una persona presentará diversos picos y pozos de audición. La curva de trazos representa el umbral de audición por debajo del cual no pudieron oír el 50% del grupo testado.

Si la intensidad de la onda se aumenta considerablemente puede llegar a hacerse dolorosa y no se oye, lo cual viene indicado por la curva superior del umbral de sensación dolorosa. El oído pues sólo tendrá sensación de audición en la región comprendida entre las dos curvas.

En el umbral de audibilidad la intensidad es muy pequeña, I \ = \ 10^{-12} \ W.m^{-2} y en el umbral de sensación I \ = \ 10 \ W.m^{-2}. En este dominio la Intensidad máxima que el oído registra es 1 billón de veces mayor que la mínima.

En lo referente a la presión podemos hacer las mismas consideraciones: a) el oído es muy sensible a los cambios de presión; b) la variación de presión con respecto a la normal \vartriangle p_{max} \ = \ p_{max} - p_0 es tan sólo de 2.10^{-4} \ bar \ y para los sonidos de máxima intensidad registra variaciones de presión de alrededor de 200 bar, luego la variación de presión para los sonidos de máxima intensidad es un millón de veces mayor que para los de intensidad mínima.

La medida de la intensidad del sonido es difícil de precisar, por ello se utiliza una magnitud que tiene relación con la fisiología del oído y la psicología, que se llama sensación sonora S que es proporcional al logaritmo de la intensidad.


 S \ = \ k \log \frac {I}{I_0}

Io es es la intensidad de la onda al nivel de referencia.

En lugar de la sensación sonora se suele usar el nivel de sensación sonora, \beta

 \beta \ = \log \frac{I}{I_0}\ La unidad es el bel (1 belio) en honor de Alexander Gram. Bell.

Imagen:AGBell.jpg

Un sonido tiene una ganancia de una unidad de nivel de sensación sonora cuando la Potencia real del segundo sonido es 10 veces mayor que la potencia del primero \left( log \frac{1000}{100} \ = \ \log 10 \ = \ 1 \right )

Un bel es una unidad un tanto grande por lo que se utiliza más el decibelio (0,1 bel)

El nivel de intensidad se mide a partir de una intensidad elegida arbitrariamente. Como nivel intensidad sonora cero se toma I_0 \ = \ 10^{-12} \ W.m^{-2}

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