ACUSTICA_FISICA

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ACÚSTICA FÍSICA 
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ACÚSTICA FÍSICA 
ACÚSTICA FÍSICA 
Sonido 
 Vibración mecánica capaz de producir una sensación auditiva. 
 Sensación auditiva producida por una vibración mecánica. 
Acústica física 
Acústica fisiológica y 
psicoacústica 
Electroacústica 
Acústica arquitectónica 
Acústica musical 
Linguística y fonética 
Megafonía 
ACÚSTICA FÍSICA 
La vibración sonora es una oscilación de las partículas de los 
cuerpos elásticos y densos alrededor de su posición de reposo 
Fuerza aplicada por unidad de superficie, 
superpuesta a la presión atmosférica. 
Unidad de medida, el Pascal (Pa). 
PRESIÓN ACÚSTICA 
Vibraciones por segundo (Hz). Indica 
si un sonido es grave o agudo 
FRECUENCIA (f) 
Tiempo que dura una vibración (s). 
Inversa de la frecuencia 
PERÍODO (T) 
Distancia recorrida por el sonido en 
un período completo (m). 
LONGITUD DE ONDA (l) 
Diferencia entre dos ondas sonoras 
en un punto dado de sus ciclos (s). 
DIFERENCIA DE FASE (f) 
Valor que indica si el sonido es fuerte o 
débil. Habitualmente en V o en dB SPL. 
AMPLITUD DE SONIDO 
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FRECUENCIA 
Un sonido está formado por la superposición de muchas frecuencias. De estas, la “frecuencia 
fundamental” determina la nota, y el resto de frecuencias que la acompaña determina el “timbre” 
del sonido. 
 Los sonidos de frecuencia baja son sonidos “graves” (ej; contrabajo, tuba) 
 Los sonidos de frecuencia alta son sonidos “agudos” (ej; violín) 
 El ajuste de “tono” varía la cantidad de graves y de agudos de un sonido 
 Los sonidos de frecuencia inferior a 20 Hz no se perciben como continuos. 
 El oído no es capaz de percibir sonidos de frecuencia superior a 20.000 Hz. 
 La sensibilidad máxima del oído está entre 700 Hz y 6.000 Hz 
 La “respuesta en frecuencia” del oído humano va, por tanto, de los 20 a los 
20.000 Hz. 
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PRESIÓN ACÚSTICA 
 Presión atmosférica estática 
 A nivel de mar 1.013 mbares = 101.325 pascales (Pa) = 1.031 hPa. 
 Varía muy lentamente entorno el valor anterior. 
Presión acústica = Presión instantánea – Presión atmosfèrica estática 
 Presión acústica 
 Variaciones producidas por una vibración mecánica. 
 Valores muy pequeños, entre 0 y 65 Pa 
 Presión instantánea 
 Valor absoluto de la presión en un lugar y momento determinado. 
umbral de audición: 0,00002 Pa 0 dB SPL 
conversación a 1 m: 0,02 Pa 60 dB SPL 
tráfico intenso a 20 m: 0,25 Pa 82 dB SPL 
martillo neumático a 1 m: 30 Pa 123 dB SPL 
umbral de dolor: 65 Pa 130 dB SPL 
ACÚSTICA FÍSICA 
 El pabellón auditivo recoge y orienta el sonido hacia el 
interior del oído. 
 El canal auditivo amplifica los sonidos de nivel bajo y 
produce cerumen para protegerse de los de nivel alto. 
 El tímpano vibra y trasmite mecánicamente la variación de 
sonido (transductor acústico-mecánico). 
 La presión generada mueve el líquido linfático de la cóclea y 
hace vibrar a dos membranas, entre las que está el órgano 
de Corti 
 Las células receptoras (unas 24.000) del órgano de Corti 
están conectadas al tejido nervioso y, por tanto, al cerebro. 
Rango dinámico de presión acústica tolerado 0 ~ 130 dB SPL 
Respuesta en frecuencia absoluta 20 ~ 20.000 Hz 
Rango de frecuencias de mayor sensibilidad 1.000 a 5.000 Hz 
 
Las células receptoras no se regeneran 
• una lesión se traduce en pérdida de audición 
• con la edad desciende la agudeza auditiva 
PRESIÓN ACÚSTICA 
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 La diferencia de magnitud entre el umbral de audición y el de dolor 
es tan elevada que necesitamos otra manera de medir estos valores 
 Normalmente el denominador es una 
referencia fija y en función de la utilizada 
se habla de un tipo u otro de dB. 
 El Decibelio (dB) permite manejar 
números más pequeños y se acerca a las 
características de la audición humana. 
dB = 20  log (presión 1 / presión 2) 
dB = 20  log (voltaje 1 / voltaje 2) 
dB = 20  log (corriente 1 / corriente 2) 
dB = 10  log (potencia 1 / potencia 2) 
1 mV dBmV 
0,775 V dBu (dBv) = dBm (1 mW) con 600 ohm 
1 V dBV 
20 mPa dB SPL umbral de audición (1 kHz) 
Cada vez que se duplica la potencia entregada a 
un altavoz se aumenta en 3 dB la presión sonora 
PRESIÓN ACÚSTICA 
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RUIDO  Cualquier sonido no deseado. 
 Debe ser inferior al sonido 
deseado para garantizar su 
inteligibilidad. 
SNR megafonía = nivel mensaje / nivel ruido > 15 dB SPL 
Umbral de audición: 20 µPa 0 dB SPL 
Lugares tranquilos 35 dB SPL 
Salas de conferencias 45 dB SPL 
Oficina privada 50 dB SPL 
Conversación a 1 m: 20 mPa 60 dB SPL 
Salas de embarque (Aeropuerto) 55 dB SPL 
Andén estación (sin tren) 60 dB SPL 
Andén estación (con tren) 75 dB SPL 
Cines, teatros, exposiciones 65 dB SPL 
Tráfico medio a 20 m 70 dB SPL 
Restaurante, bar 70 dB SPL 
Tráfico intenso a 20 m 80 dB SPL 
Interior de autobús 90 dB SPL 
Taller mecánico, montajes 95 dB SPL 
Turbina de alternador a 1 m 110 dB SPL 
Martillo neumático a 1 m: 30 Pa 123 dB SPL 
Umbral de dolor: 65 Pa 130 dB SPL 
Nivel lesivo 140 dB SPL 
Para sonorizar los andenes de una 
estación, el sistema de megafonía 
deberá proporcionar 90 dB 
Niveles de ruido de referencia 
ACÚSTICA FÍSICA 
La propagación de la onda de sonido se ve afectada por 
la naturaleza del medio en que se transmite 
ATENUACIÓN 
 A medida que el sonido se aleja de la fuente que lo produce su 
energía se reparte en volúmenes mayores y, por tanto, se atenúa. 
 Una fuente sonora puntual genera una onda de superficie 
esférica cuyo nivel de presión sonora es inversamente 
proporcional al cuadrado de la distancia. 
Atenuación (dB SPL) = 20  log (distancia 1 / distancia 2) 
Cada vez que se dobla la distancia la 
presión sonora disminuye en 6 dB SPL* 
 *Algunos sistemas de altavoces generan ondas de supeficie 
lineales con atenuaciones de 3 dB SPL al doblar la distancia. 
ACÚSTICA FÍSICA 
ACÚSTICA FÍSICA 
 Al chocar la onda sonora con una superficie una parte se 
refleja, otra se refracta y/o absorbe y otra se transmite. 
 El sonido se refleja bien en superficies duras y rígidas, y mal 
en superficies porosas, blandas y deformables. 
 La refracción del sonido es debida al gradiente de 
temperatura de la atmósfera. 
REFLEXIÓN / REFRACCIÓN / TRANSMISIÓN 
(1) Rayo sonoro incidente 
(2) Rayo sonoro reflejado 
(3) Rayo sonoro refractado 
(4) Rayo sonoro refractado y absorbido 
(5) Rayo sonoro transmitido 
Grosor de las líneas proporcional a la 
energía de cada frente de ondas 
La refracción diurna puede dirigir 
la onda sonora hacia el cielo. 
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DIFRACCIÓN  Cuando la onda sonora se encuentra con un objeto sufre una distorsión (se 
desvía hacia la parte posterior del obstáculo). 
 Si el obstáculo es pequeño en comparación con la longitud de onda del sonido 
éste se transmite por difracción. 
 Si el obstáculo es grande en comparación con la longitud de onda del sonido 
aparecen zonas de “sombra” en la parte posterior del obstáculo. 
Longitud de onda (l) = c/f 
c = velocidad del sonido en el aire = 340 m/s 
fmin = 20 Hz; lmax = 340/20 = 17 m 
fmax = 20.000 Hz; lmin = 340/ 20.000 = 1,7 cm 
EFECTO DEL VIENTO  El viento puede desviar a la onda sonora hacia arriba (en contra del viento) o 
hacia abajo (a favor del viento) 
ACÚSTICA FÍSICA 
El recinto acústico modifica las condiciones 
de propagación del sonido 
CAMPO DIRECTO, REFLEJADO Y DIFUSO 
 Campo directo es la zona en la que el sonido llega directamente al oyente. 
 Campo reflejado es la zona en la que el sonido llega al oyente desfasado después de haberse reflejado 
en un obstáculo. 
 Campo difuso o reverberado es la zona en la que el sonido llega al oyente después de múltiples 
reflexiones y sus desfases correspondientes. 
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EFECTO HAAS 
 Si la diferencia es inferior a5 ms, el cerebro localiza el sonido en función de la dirección que tuviera el 
primer estímulo, aunque los otros provengan de direcciones diametralmente opuestas. 
 Si el retardo está entre los 5 y los 50 ms, el oyente escucha un único sonido, pero de intensidad doble 
y localiza a la fuente a medio camino entre todas. 
 Si el sonido reflejado tarda más de 50 ms el cerebro distingue procedencia y retardo temporal. 
 Si es una reflexión única se denomina ECO. 
 Estudia la interpretación que hace el cerebro cuando recibe el mismo 
sonido varias veces con diferencias temporales. 
c = velocidad del sonido en el aire = 340 m/s 
distancia = 340  50  10-3 = 17 m 
En recintos de grandes dimensiones 
la reverberación puede ser elevada 
ACÚSTICA FÍSICA 
REVERBERACIÓN  A partir de los 20 ms, en función de la intensidad de las ondas 
reflejadas, puede generarse la reverberación. 
 El tiempo de reverberación (TR o T60) es el tiempo que tarda un 
sonido en perder 60 dB SPL. 
Fórmula de Sabine 
TR = (0,161  V)/(A  a) 
V: volumen local (m3) 
A: superficie total (m2) paredes, techo y suelo 
a: coeficiente de absorción medio del recinto 
Uso de la sala T60 
Locutorio de radio 0,2 ~ 0,4 
Sala para voz 0,7 ~ 1,0 
Teatro 0,9 
Cine 1,0 ~ 1,2 
Ópera 1,2 ~ 1,5 
Música de cámara 1,3 ~ 1,7 
Música sinfónica 1,6 ~ 2,0 
Música coral y sacra 2,0 ~ 4,0 
T60 corto favorece la inteligibilidad de la voz. 
T60 largo enriquecen la música. 
Monasterio de Santo Domingo de Silos 
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INTELIGIBILIDAD  La inteligibilidad depende de las condiciones acústicas del recinto (la 
reverberación), el ruido ambiente y el equipo electroacústico. 
 RASTI %ALcons 
Excelente 0,75 ~ 1,0 0 ~ 3% 
Bueno 0,6 ~ 0,75 3 ~ 7 % 
Regular 0,45 ~ 0,6 7 ~ 15 % 
Pobre 0,3 ~ 0,45 15 ~ 33 % 
Ininteligible 0,0 ~ 0,3 33 ~ 100 % 
 Se mide con la pérdida de articulación de consonantes (% 
ALcons). Si supera el 15 % convierte al mensaje en 
ininteligible. 
 Otra forma es calcular el índice de transmisión del habla 
(STI o en su versión simplificada, RASTI). 
Aula en construcción Aula finalizada Aula tratada acústicamente