¿En qué medio viaja más despacio el sonido?
En realidad hay dos respuestas a esta pregunta, dependiendo de cómo funcione el dispositivo que utilices para generar el sonido. Empecemos por los dispositivos tradicionales, como un simple micrófono o un altavoz.
En este ejemplo, el audio se convierte de ondas de presión en el aire a corriente eléctrica que corre por un cable. En el otro extremo, el altavoz vuelve a convertir esa corriente en sonido. Así es como viaja el sonido por los auriculares, los cables de amplificación y los altavoces. En el micrófono, el sonido se convierte en corriente eléctrica mediante un diafragma unido a un imán dentro de una bobina. El diafragma vibra cuando las ondas sonoras chocan contra él, lo que también hace vibrar el imán. Como el imán está dentro de la bobina, las vibraciones generan corriente; las variaciones de la corriente coinciden con las ondas sonoras, de modo que cuando el altavoz capta la corriente, genera un sonido que coincide con el captado por el micrófono.
Sin embargo, la tecnología moderna ha proporcionado un método alternativo para que el sonido viaje a través de los cables. En este método -como si quisieras enviar un archivo en formato MP3, AAC, WMA o FLAC de un ordenador a otro a través de un cable ethernet-, la señal de audio que se convierte en señales electrónicas se convierte de nuevo en forma digital mediante un proceso llamado muestreo. Esa muestra, como todos los demás datos, se convierte en señales binarias cuando se transmite por un cable; cuando llega a su destino, se vuelve a convertir en la muestra, que a su vez se convierte de nuevo en las señales eléctricas que un altavoz o unos auriculares pueden convertir en el sonido que oímos.
Qué es el sonido
¿Podría utilizarse el sonido para transmitir digitalmente ondas sonoras bajo el agua? ¿Podría entonces un repetidor convertir el sonido en tránsito por ondas de radio? ¿De qué otras formas distintas del sonido se puede transmitir una señal a larga distancia bajo el agua?
Sí, se llaman comunicaciones acústicas. Iterative Carrier Frequency Offset and Channel Estimation for Underwater Acoustic OFDM Systems es un ejemplo de artículo que utiliza la multiplexación por división ortogonal de frecuencias (OFDM) en un canal acústico submarino.
Sí, la señal podría convertirse en señal de radio en un repetidor. Lo ideal sería que el repetidor flotara en la superficie y tuviera un transductor (que es básicamente un micrófono o un conjunto de micrófonos) en el lado submarino para recibir las ondas sonoras. El transductor convierte las ondas sonoras en una señal eléctrica, que puede filtrarse y/o amplificarse, y luego enviarse a una antena para su transmisión por radio. Es probable que la antena tenga que estar por encima del agua, porque las ondas de radio no se propagan muy lejos a través del agua.
Propiedades físicas del sonido
En fisiología y psicología humanas, el sonido es la recepción de ondas de este tipo y su percepción por el cerebro[1]. Sólo las ondas acústicas que tienen frecuencias comprendidas entre unos 20 Hz y 20 kHz, la gama de frecuencias de audio, provocan una percepción auditiva en los seres humanos. En el aire a presión atmosférica, representan ondas sonoras con longitudes de onda de 17 metros (56 pies) a 1,7 centímetros (0,67 pulgadas). Las ondas sonoras por encima de 20 kHz se conocen como ultrasonidos y no son audibles para los humanos. Las ondas sonoras por debajo de 20 Hz se conocen como infrasonidos. Las distintas especies animales tienen diferentes rangos de audición.
La acústica es la ciencia interdisciplinar que se ocupa del estudio de las ondas mecánicas en gases, líquidos y sólidos, incluidas las vibraciones, el sonido, los ultrasonidos y los infrasonidos. Un científico que trabaja en el campo de la acústica es un acústico, mientras que alguien que trabaja en el campo de la ingeniería acústica puede llamarse ingeniero acústico[2] Un ingeniero de audio, por otro lado, se ocupa de la grabación, manipulación, mezcla y reproducción del sonido.
Cómo viaja el sonido
El sonido viaja a distintas velocidades según el medio por el que se desplace. De los tres medios (gas, líquido y sólido), las ondas sonoras viajan más despacio a través de los gases, más rápido a través de los líquidos y más rápido a través de los sólidos. La temperatura también influye en la velocidad del sonido.
La velocidad del sonido depende de las propiedades del medio que atraviesa. Cuando observamos las propiedades de un gas, vemos que sólo cuando las moléculas chocan entre sí pueden desplazarse las condensaciones y rarefacciones de una onda sonora. Por tanto, tiene sentido que la velocidad del sonido tenga el mismo orden de magnitud que la velocidad molecular media entre colisiones. En un gas, es especialmente importante conocer la temperatura. Esto se debe a que, a temperaturas más bajas, las moléculas chocan más a menudo, lo que da a la onda sonora más oportunidades de desplazarse rápidamente. A temperatura de congelación (0º Celsius), el sonido viaja por el aire a 331 metros por segundo (unas 740 mph). Pero, a 20º C, la temperatura ambiente, el sonido viaja a 343 metros por segundo (767 mph).