Acústica
La acústica es la rama de la física que estudia cómo se produce, se propaga y se percibe el sonido.
La acústica es la rama de la física que estudia la producción, la propagación y la recepción del sonido, así como su comportamiento al atravesar o chocar contra distintos materiales. Sus principios sirven tanto para diseñar una sala de conciertos como para realizar una ecografía o reducir el ruido de una autovía.
¿Qué es la acústica?
La acústica analiza las ondas mecánicas que se transmiten por un medio elástico (aire, agua, sólidos) y que, cuando su frecuencia está en el rango adecuado, nuestro oído interpreta como sonido. Estudia tres momentos: la emisión (cómo vibra la fuente), la transmisión (cómo viaja la perturbación) y la recepción (cómo se detecta, ya sea con el oído o con un micrófono).
El término procede del griego akoustikós («relativo al oído»), derivado de akouein («oír»). Fue el matemático francés Joseph Sauveur quien lo introdujo con su sentido científico a principios del siglo XVIII.
Magnitudes fundamentales
| Magnitud | Símbolo | Unidad (SI) | Qué describe |
|---|---|---|---|
| Frecuencia | f | hercio (Hz) | Vibraciones por segundo; determina si el sonido es grave o agudo |
| Longitud de onda | λ | metro (m) | Distancia entre dos compresiones consecutivas |
| Velocidad del sonido | v | m/s | Rapidez con que avanza la onda en el medio |
| Intensidad | I | W/m² | Potencia sonora por unidad de superficie |
| Nivel de intensidad | β | decibelio (dB) | Escala logarítmica de la sonoridad |
Fórmulas básicas
En el aire, la velocidad del sonido es de unos 343 m/s a 20 °C y aumenta aproximadamente 0,6 m/s por cada grado Celsius. En el agua ronda los 1500 m/s y en el acero supera los 5000 m/s: el sonido viaja mejor cuanto más rígido es el medio. No se propaga en el vacío, porque necesita partículas que vibren.
El oído humano percibe, en condiciones ideales, entre 20 Hz y 20 000 Hz. Por debajo están los infrasonidos (que usan, por ejemplo, los elefantes para comunicarse) y por encima los ultrasonidos (que usan los murciélagos y la medicina).
Cualidades del sonido
- Tono o altura: depende de la frecuencia. A mayor frecuencia, sonido más agudo.
- Intensidad o volumen: relacionada con la amplitud de la onda y la energía que transporta (véase energía sonora).
- Timbre: permite distinguir una guitarra de un piano tocando la misma nota; depende de los armónicos que acompañan a la frecuencia fundamental.
- Duración: tiempo que se mantiene la vibración.
Ramas de la acústica
- Acústica arquitectónica: diseña espacios con buena inteligibilidad y sonoridad (teatros, aulas, estudios).
- Electroacústica: micrófonos, altavoces, auriculares y sistemas de amplificación.
- Acústica musical: física de los instrumentos, las escalas y la afinación.
- Acústica ambiental: medición y control del ruido urbano e industrial.
- Acústica submarina: sonar, comunicaciones y estudio de la fauna marina.
- Ultrasonidos: diagnóstico médico, limpieza industrial y ensayos no destructivos.
- Bioacústica y psicoacústica: sonidos de los animales y percepción humana.
Fenómenos acústicos
El sonido sufre los mismos fenómenos que cualquier onda. La reflexión produce el eco cuando el sonido reflejado llega al menos 0,1 s después del directo, y la reverberación cuando el retardo es menor y las reflexiones se mezclan con el sonido original. También hay absorción (materiales porosos que disipan energía), refracción, difracción (por eso oímos detrás de una esquina) y resonancia, cuando un cuerpo vibra con fuerza al recibir su frecuencia natural. Si dos fuentes de frecuencia ligeramente distinta suenan a la vez, aparecen los batidos.
El efecto Doppler explica por qué la sirena de una ambulancia suena más aguda al acercarse y más grave al alejarse: el movimiento relativo entre fuente y receptor modifica la frecuencia percibida.
Aplicaciones
- Medicina: la ecografía usa ultrasonidos de varios megahercios para formar imágenes de órganos y fetos sin radiación ionizante; la litotricia fragmenta cálculos renales con ondas de choque.
- Navegación: el sonar mide profundidades y localiza objetos midiendo el tiempo de ida y vuelta de un pulso.
- Arquitectura: el estadounidense Wallace Sabine sentó hacia 1900 las bases de la acústica de salas con el estudio de la reverberación.
- Industria y construcción: aislamiento acústico de viviendas, pantallas antirruido, control de calidad de piezas con ultrasonidos.
- Música y comunicaciones: grabación, megafonía, telefonía y asistentes de voz.
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuál es la longitud de onda de la nota la de afinación (440 Hz) en el aire a 20 °C (v = 343 m/s)?
λ = v / f = 343 / 440 = 0,78 m
2. Un excursionista grita frente a una pared situada a 85 m. ¿Cuánto tarda en oír el eco? (v = 343 m/s)
El sonido recorre ida y vuelta 2 · 85 = 170 m. t = d / v = 170 / 343 = 0,50 s
3. Una conversación llega a un oyente con una intensidad de 10⁻⁶ W/m². ¿Qué nivel de intensidad tiene?
β = 10 · log₁₀(10⁻⁶ / 10⁻¹²) = 10 · log₁₀(10⁶) = 10 · 6 = 60 dB
4. Una sala de 2000 m³ tiene un área de absorción equivalente de 200 m². ¿Cuál es su tiempo de reverberación según Sabine?
T₆₀ = 0,161 · 2000 / 200 = 1,61 s, un valor razonable para música sinfónica.
Preguntas frecuentes
¿Por qué el sonido no se propaga en el vacío?
Porque es una onda mecánica: necesita un medio material cuyas partículas se compriman y expandan para transmitir la perturbación. En el vacío no hay partículas que vibren.
¿Qué diferencia hay entre eco y reverberación?
En el eco el sonido reflejado se percibe como una repetición distinta, porque llega más de 0,1 s después del directo. En la reverberación las reflexiones llegan casi seguidas y se funden con el sonido original, alargándolo.
¿Qué mide el decibelio?
Es una unidad logarítmica que compara la intensidad de un sonido con la del umbral de audición (10⁻¹² W/m²). Cada 10 dB la intensidad se multiplica por diez, y cada 3 dB aproximadamente se duplica.
¿Cuál es el rango de frecuencias que oye una persona?
Entre unos 20 Hz y 20 kHz en una persona joven y sana. Con la edad se pierden sobre todo las frecuencias agudas.
¿Para qué sirve la acústica arquitectónica?
Para conseguir que los espacios tengan la sonoridad adecuada a su uso: claridad de la palabra en un aula, calidez en una sala de conciertos o silencio en una vivienda.
Referencias
- Kinsler, L. E., Frey, A. R., Coppens, A. B. y Sanders, J. V. Fundamentals of Acoustics. Wiley.
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Halliday, D., Resnick, R. y Walker, J. Fundamentos de física. Wiley.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Acústica». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/acustica/
