EL SONIDO

1.           ¿Qué es el sonido

2.          ¿Cómo viaja el sonido?

3.          ¿Qué son las ondas sonoras y las ondas electromagnéticas?

4.          Defina frecuencia, volumen, timbre y tono

5.          ¿Qué tipos de electricidad hay?  Explíquelos

6.          Explique algunas recomendaciones para hacer uso de la electricidad

Sonido: del latín sonitus. Sensación producida en el órgano del oído por el movimiento vibratorio de los cuerpos, transmitido por un medio elástico, como el aire.  Los sonidos son vibraciones  que se producen cuando los objetos se mueven o chocan entre sí, y que somos capaces de recibir con nuestros oídos e interpretar con el cerebro. Estas vibraciones aprovechan el aire para viajar.

El entorno que nos rodea no está vacío. En el aire hay millones de partículas: el oxígeno que respiramos, el dióxido de carbono que expulsamos, y tantas otras. Todas esas partículas que flotan en el aire se mueven con las vibraciones que emitimos al hablar y son el vehículo para que las palabras viajen de un lado a otro. Para entender cómo viaja el sonido, es muy común compararlo con una piedra arrojada a un lago. Al caer la piedra, en el agua se forman unos círculos concéntricos que llamamos ondas. De forma similar se comporta el sonido. La fuerza de la onda que generamos con cualquier vibración presiona las partículas del aire que están a su alrededor, que a su vez presionan a otras, hasta que llegan al oído y golpean el tímpano. Estamos hablando de partículas que se mueven por el espacio. Por lo tanto, siempre tiene que existir un “apoyo” para que el sonido avance, sean las partículas del aire o de cualquier otro medio gaseoso, líquido o sólido.

Nuestro oído sabe tomar lo que le conviene y selecciona solamente un tipo de sonidos. ¿Por qué sucede esto? Porque hay dos tipos de ondas, unas son audibles y otras no. E incluso dentro de las audibles, oiremos sólo las que tienen una determinada frecuencia. La frecuencia es una de las características principales que nos sirve para clasificar las ondas. La otra es la amplitud.

Ondas Sonoras: Son ondas mecánicas que se originan por la vibración de algún elemento. Por ejemplo, las cuerdas vocales, la membrana de un tambor o el golpe de un martillo sobre un metal. Cuando los seres humanos hablamos, producimos este tipo de ondas que llamamos sonidos.

Ondas Electromagnéticas: Son ondas formadas de electricidad y magnetismo. Esto les permite viajar por el vacío sin necesidad de un medio para propagarse. Se las conoce también como radiofrecuencias. Algunas se originan de forma natural, como la luz solar y sus colores. Otras son generadas por aparatos inventados por el ser humano como los transmisores de radio o de TV.

Igualmente, usamos la frecuencia para clasificarlas. El conjunto de ondas electromagnéticas, agrupadas por sus frecuencias, es lo que llamamos espectro electromagnético.  Un pequeño segmento de este espectro, el que corresponde a los aparatos de radio y televisión y en general a las radiocomunicaciones, forma el espectro radioeléctrico. 

Nuestro oído y el de los animales están preparados para escuchar exclusivamente las ondas sonoras, no las electromagnéticas. Para éstas, inventamos “oídos electrónicos” que son los radiorreceptores, la televisión, los celulares… todos con sus respectivas antenas. Estos equipos también saben distinguir entre las diferentes ondas. Un receptor de radio recibe todo tipo de ondas electromagnéticas, pero sólo “escucha” y transforma en sonidos las de una determinada frecuencia

Frecuencia: El número de veces que se repite una onda en un determinado tiempo es su frecuencia.  A mayor número de ciclos, mayores frecuencias. La frecuencia es una magnitud que sirve tanto para medir ondas electromagnéticas como las ondas sonoras que escuchamos los humanos.

Nuestro oído es limitado y sólo percibe unas determinadas ondas sonoras, las que tienen frecuencias de 20 a 20.000 hercios. Este rango se conoce como el espectro audible. Como en tantas otras cosas, los animales nos llevan la delantera y pueden escuchar por encima (ultrasonidos) o por debajo (infrasonidos) de este rango. Es lo que sucede cuando usamos un silbato para perros.

El volumen es la cantidad de sonido que emite una fuente sonora. Pero para explicar mejor por qué unos sonidos se escuchan más fuertes que otros, conoceremos otra magnitud de las ondas. Recuerda que la frecuencia es la cantidad de ciclos u ondas completas que se repiten en un determinado tiempo. Gráficamente, los ciclos los medimos en forma horizontal. En cambio, si nos fijamos en el tamaño vertical de la onda, desde la cresta al valle, tendremos su amplitud. Las vibraciones que produce un sonido van moviendo las partículas que hay en la atmosfera. Éstas, a su vez, mueven nuestro tímpano y así escuchamos sonidos. Cuanto más grandes son estas ondas o vibraciones, mayor será la presión que se ejerce sobre las partículas y más fuerte la presión sonora que llega a nuestro tímpano. Por lo tanto, escucharemos el sonido con mayor volumen, con más intensidad.

Timbre: Las vibraciones no producen una sola onda. Hay una principal que va “escoltada” por otras ondas de diferentes frecuencias. Son los armónicos. Todas las cuerdas vocales tienen diferentes dimensiones y grosores. Además, la boca y el pecho, que actúan como cajas resonadoras del sonido, son de distintos tamaños y formas. Estas particularidades hacen que, al vibrar, cada onda venga acompañada de sus armónicos, distintos en cada caso.  Por eso, es difícil encontrar dos personas que hablen igual. Esas características o matices aportados por los armónicos que nos permiten distinguir unos sonidos de otros es lo que llamamos timbre.

Tono: Si recuerdas, el volumen es la percepción subjetiva de la amplitud de las ondas. Decimos que el volumen está muy fuerte o muy débil y para medirlo usamos los decibelios.  Con la frecuencia pasa algo similar. El tono es la percepción subjetiva de la frecuencia. Hablar del tono es referirse a la altura de los sonidos, a su escala musical. Decimos que un sonido tiene un tono alto (agudo) o bajo (grave) y para medirlo usamos los hercios. Un sonido puede tener un volumen fuerte de unos 100 dB (decibelios) y un tono alto de 12.000 Hz (hercios) o, por el contrario, ser un sonido con volumen débil de 40 dB y un tono bajo de 2.000 Hz.

Longitud de onda: Si te pones a caminar, sería fácil saber la longitud que avanzas con cada paso. Sólo tienes que usar un metro y calcular la distancia que hay de un pie al otro. A las ondas también les podemos medir sus “pasos” y obtener así la llamada longitud de onda, que se representa por la letra griega lambda (λ) y también se mide en metros. Si para medir los pasos humanos colocamos el metro de un pie a otro, para medir las ondas lo colocaremos del comienzo al final del ciclo. La longitud de onda será esa distancia, el tamaño de un ciclo. Podemos deducir entonces que ambas magnitudes, frecuencia y longitud de onda, están muy ligadas entre sí.

Al igual que tú, las ondas pueden recorrer 10 metros con 30 pasos cortos o en diez grandes zancadas. Una frecuencia de 10 Hz significa que tenemos 10 ciclos en un segundo. En cambio, 30 Hz, son 30 ciclos en el mismo segundo. Es fácil deducir que “los pasos” o ciclos de los 30 Hz serán más pequeños, es decir, de menor longitud de onda. 

Cuanto mayor es la frecuencia, menor es la longitud de onda y viceversa.

A mayor frecuencia (30 Hz), gráficamente los ciclos se ven más juntos, lo que evidencia la menor longitud de onda.

 Si seguimos con las deducciones, una frecuencia de 30 Hz es más aguda que una de 10 Hz. Por lo tanto, las frecuencias más agudas tienen longitudes de onda pequeñas, mientras que las graves son de longitudes grandes..

Electricidad: La radio no podría existir sin la electricidad. Hablar de electricidad es hablar de electrones. Éstos son parte de los átomos. Un átomo está formado por un núcleo con cargas positivas (protones) y neutras (neutrones) rodeado de electrones con carga negativa. El átomo siempre tiene que estar compensado. Si le faltan electrones, los tomará de otro átomo. Y si le sobran, los donará. Este viaje de electrones de átomo en átomo es lo que se conoce como corriente eléctrica.

Este movimientos de electrones lo comprobamos al frotar un peine sobre lana y acercarlo a un montón de papelitos. Veremos cómo éstos se mueven y son atraídos por el peine. Acabamos de experimentar con un tipo de electricidad: la estática. Al frotar el peine, lo hemos cargado con electrones que atraen las cargas positivas del papel. Pero hablar de electrones que circulan de un átomo a otro puede resultar complicado porque no los podemos ver ni tocar. Por eso, para entender este principio físico de la electricidad es mejor compararlo con algo. Supongamos que tenemos un pozo profundo de agua. Queremos sacarla de ahí y llenar un gran tanque. Necesitaremos una bomba que extraiga el agua del fondo del pozo y, a través de una manguera, la saque para verterla en el tanque.

La fuerza que proporciona la bomba para impulsar el agua es, en electricidad, lo que llamamos tensión o voltaje y se mide en voltios (V). El agua que fluye por la manguera son los electrones moviéndose y se conoce como corriente eléctrica o intensidad. Para medirla se usan los amperios (A). La tubería de agua es el cable o conductor. Si pisamos la manguera, el agua deja de correr. Con los cables pasa algo similar. Hay algunos elementos que son mejores conductores que otros, es decir, que ponen menos impedimento al paso de los electrones. Son como mangueras anchas que no encuentran resistencia para que corra el agua. La resistencia que presenta un cable al paso de la electricidad se mide en ohmios y se representa por la letra griega omega (Ω).

 Hay dos tipos fundamentales de electricidad. Para seguir con la metáfora del agua, diremos que una se parece al grifo o la llave que tenemos en las casas. Cuando tenemos sed, abrimos el grifo y tomamos agua. Los tomacorrientes o enchufes tienen este tipo de corriente llamada ALTERNA. La electricidad está siempre ahí y cuando la necesitamos sólo tenemos que enchufar un aparato.

Cuando salimos de casa, no podemos llevarnos el grifo. Entonces, llenamos una botella de agua y nos la llevamos. La electricidad alterna tampoco se puede sacar de casa. Para eso usamos la corriente CONTINUA que se almacena en pilas o baterías transportables.

Corriente Alterna (AC - en inglés Alternating current): Es la que “sale por el enchufe”. Se obtiene por diferentes medios, casi siempre de otras energías (eólica, hidráulica, térmica) que mueven un generador. Algunos países la usan de 220 voltios (V) y otros de 110 V, aunque puede haberla de cualquier valor. En el enchufe de casa tenemos dos cables o puntos de conexiones: uno de esos cables es la “fase” con 110 y el otro el “neutro” que tiene 0 voltios. En los países con sistema de 220 V, cada cable es una fase de 110 V. Esa diferencia de una a otra fase es la que obliga a los electrones a ponerse en circulación. Si ves un tercer cable o conector en el enchufe, no te asustes. Es la toma de tierra de la que hablaremos después.

Corriente Continua (DC – en inglés Direct current): En este tipo de corriente no hablamos de fase, sino de polos. Siempre tiene dos, uno positivo y otro negativo. En la mayoría de los casos, se genera por procesos químicos y se almacena en pilas obaterías. Los valores más comunes son de 3v, 12v o 24v pero se puede conseguir de cualquier valor.

La mayoría de aparatos que usamos en una radio están compuestos de circuitos que funcionan con electricidad. Si estos circuitos tienen componentes como transistores, válvulas o chips hablamos de circuitos electrónicos. La electrónica es una parte de la electricidad que estudia este tipo de circuitos y componentes. Se podría decir que todo equipo tiene una parte interna electrónica y otra eléctrica que lo “alimenta” y le aporta la energía necesaria para funcionar.

Recomendaciones a la hora de hacer uso de la electricidad.

SE FUE LA LUZ: Que es lo mismo que “saltarse los breakers. Ocurre cuando enchufamos muchos aparatos al mismo tiempo. Es como querer sacar demasiada agua del pozo al mismo instante. La bomba no da más de sí y se puede quemar. Cada vez que conectamos un equipo al enchufe, comenzamos a consumir corriente eléctrica. Si seguimos enchufando más y más equipos, llega un momento en que los cables se pueden quemar. Para prevenir eso, se colocan los llamados breakers o interruptores automáticos que se apagan cuando hay un consumo excesivo que podría dañar la instalación eléctrica y nuestros equipos. Asegúrate que en la radio o estudio de producción estén bien instalados y que los cables que se usan sean gruesos.

REGULADORES: La instalación eléctrica es parte fundamental de una radio. Por eso, debes cerciorarte que la corriente que llega a los equipos sea estable. En zonas apartadas donde la energía varía mucho, debes colocar un regulador de voltaje o tensión, también llamado corta-picos de energía. Las subidas o bajadas bruscas de electricidad dañan los equipos, sobre todo las computadoras.

 UPS: En vez de un regulador, puedes comprar un UPS o Sistema de Alimentación Ininterrumpida (del inglés Uninterrupted Power Supply). Además de regular, el UPS tiene una batería interna que permite seguir trabajando con la computadora aunque no tengas fluido eléctrico. Cuando hay energía alterna en el enchufe, la batería del UPS se está cargando y al “irse la luz” los equipos conectados al UPS siguen funcionando con la energía de la batería.

FUSIBLES: Algunos equipos electrónicos tienen en su interior fusibles, que son un importante sistema de protección. Son cables muy finos dentro de una cápsula de cristal. Por ellos pasa la corriente máxima que el equipo soporta sin dañarse. Si por una descarga le llegara más corriente de la permitida, el fusible se funde y así no se daña el resto del equipo. Los fusibles son muy baratos y fáciles de intercambiar, por eso conviene tener siempre repuestos.   

EXTINTORES: Cuando un cable se empieza a recalentar significa que está pasando más energía de la que puede soportar. Tienes que cambiarlo por uno más grueso, si no puede quemarse y provocar un incendio. Si eso sucede, es recomendable tener a mano un extintor. Un cortocircuito o cable recalentado puede quemar un equipo, pero también provocar un pequeño incendio que, de no ser mitigado urgentemente, hará humo tus aspiraciones radiofónicas.  

ATERRAMIENTO: En una instalación eléctrica, sobre todo si trabajamos con audio, es fundamental que todos los equipos estén conectados “a tierra”. Es el tercer cable que encontramos en un enchufe junto al neutro y a la fase. Al aterrar, derivamos cualquier pico de energía o descarga eléctrica y evitamos que los equipos se dañen. Precisamente, la siguiente pregunta está dedicada por entero a este tema.