Ona sonora

Una ona sonora és una ona llongitudinal que transmet lo que s'associa en sò. Si es propaga en un mig elàstic i continu genera una variació local de pressió o densitat, que es transmet en forma d'ona esfèrica periòdica o cuasiperiódica. Mecánicamente les ones sonores són un tipo d'ona elàstica.

Les variacions de pressió, humitat o temperatura del mig, produïxen el desplaçament de les molèculas que ho formen. Cada molècula transmet la vibració a les que es troben en el seu veïnat, provocant un moviment en cadena. Les diferències de pressió generades per la propagació del moviment de les molècules del mig, produïxen en l'oït humà una sensació descrita com a sò.

Propagació d'ones

Modo d'ones disperses

El sò està format per ones mecàniques elàstiques llongitudinals o ones de compressió en un mig. Això significa que: Per a propagar-se necessita accedir a un material (aire, aigua, cos sòlit) que transmeta el destorbament (viaja més ràpit en els sòlits, després en els líquits va llent, i encara més llent en l'aire, i en el buit no es propaga). És el propi mig el que produïx i propicia la propagació d'estes ones en la seua compressió i expansió. Per a que puga comprimir-se i expandir-se és imprescindible que este siga un mig elàstic, ya que un cos totalment rígit no permet que les vibracions es transmeten. Aixina que, sense un mig elàstic no hi hauria sò, ya que les ones sonores no es propaguen en el buit. Ademés, els decorreguts solament poden transmetre moviments ondulatorios en que la vibració de les partícules es dona en direcció paralela a la velocitat de propagació a lo llarc de la direcció de propagació. Aixina els gradient de pressió que acompanyen a la propagació d'una ona sonora es produïxen en la mateixa direcció de propagació de l'ona, sent per tant estes un tipo d'ones llongitudinals (en tots els sòlits també poden propagar-se ones elàstiques transversal) La recepció d'una ona sonora pel oït engendra una vibració de les partícules de l'aire situades davant del tímpan, en freqüències i amplitut determinades. Esta vibració pot considerar-se també com a deguda a les variacions de pressió de l'aire en el mateix punt. La pressió de l'aire s'eleva sobre la pressió atmosfèrica i despuix es fa inferior a ella, seguint la llei d'un moviment harmònic simple de la mateixa freqüència que el d'una partícula d'aire. El màxim excés de pressió sobre la atmòsfera es denomina amplitut dels canvis de pressió, i es demostra que és proporcional a l'amplitut de l'elongació.

Propagació en els mijos

Les ones sonores es desplacen també en tres dimensions i les seues front d'ona en mijos isótropo són esferes concèntriques que ixen des del foc del destorbament en totes les direccions. Per açò són ones esfèriques. Els canvis de pressió p2 que tenen lloc al pas d'una ona sonora tridimensional de freqüència ν i llongitut d'ona λ en un mig isótropo i en repòs vénen daus per la equació diferencial:

Ones sonores generades per un avió que posseïx una velocitat menor i igual a la del sò

a on r és la distància al centre emissor de l'ona, i c és la velocitat de propagació de l'ona. Per a una ona de periodo ben definit ___MATH_0___ i en eixe cas la solució de l'equació, a grans distàncies de la font emissora es pot escriure com:

A on ___MATH_1___ són respectivament la pressió d'inicial del decorregut i la sobrepresión màxima que ocasiona el pas de l'ona.

En el cas de les ones sonores ordinàries, casi sempre són la superposició d'ones de diferents freqüències i llongituts d'ona, i formen polsos de duració finita. Per a estes ones sonores la velocitat de fase no coincidix en la velocitat de grup o velocitat de propagació del pols. La velocitat de fase és diferent per a cada freqüència i depén de la mateixa manera que abans de la relació c=ν•λ. El fet de que la velocitat de fase siga diferent per a cada freqüència, és responsable de la distorsió del sò a grans distàncies. En eixe cas la solució general de (*) ve donada per:

a on:

___MATH_2___ l'amplitut normalisada per al component ___MATH_3___.

___MATH_4___, és el vector d'ona.

___MATH_5___, és la freqüència angular.

Percepció humana de les ones sonores

Gràfic sobre la freqüència d'una Ona

El hercio (Hz) és l'unitat que expressa la cantitat de vibracions que emet una font sonora per unitat de temps (freqüència). Es considera que l'oït humà pot percebre ones sonores de freqüències entre els 20 i els 20 000 Hz, si ben també es consideren rancs entre 16 Hz (aproximadament la nota més greu d'un orgue d'iglésia: do₀ = 16,25 Hz) i 16 000 Hz (o 16 kHz). Les ones que posseïxen una freqüència inferior a l'audible es denominen infrasónicas i les superiors ultrasòniques.

La sensació de sonoritat és la percepció sonora que l'home té de la intensitat d'un sò. La sonoritat es medix per mig d'una magnitut anomenada fonio, que utilisa una escala arbitrària que el seu zero (el cridat llindar d'oïment) correspon a I₀=1 × 10^-12 W/m² a 1 kHz.