Por Alejandro Guerra Bonilla – Estudiante de la Especialización de Ingeniería en Sonido
¡Sí hay mucha relación! De hecho, ambas están relacionadas entre sí de forma bastante directa. No es lo mismo un concierto en Alaska a un concierto en Costa Rica, ni un concierto en la playa a un concierto en la montaña, o un concierto de día o de noche. La velocidad de propagación de las ondas sonoras depende de las características presentes en el medio elástico a través del cual se propagan dichas ondas. Se analizará el comportamiento de las moléculas del aire al transmitir el sonido, la variación en la velocidad del sonido que se produce por los cambios en la temperatura ambiental, y el efecto de las gradientes de temperatura en la dirección de propagación de las ondas.
La empresa Aistec de España cuenta con más de 20 años ofreciendo soluciones acústicas en diferentes ámbitos y ha determinado que la velocidad con que se transmite el sonido depende principalmente de la elasticidad del medio en que se transmite. Por elasticidad se entiende la capacidad para recuperar su forma inicial (Aistec, 2016). La elasticidad del aire se verá directamente afectada por la temperatura ambiental, la cual podría variar dependiendo del lugar o la hora. Para entender estos cambios en la elasticidad del aire es necesario comprender el comportamiento de las moléculas en el aire.
Un cuerpo en oscilación pone en movimiento a las moléculas de aire que lo rodean. Éstas, a su vez, transmiten ese movimiento a las moléculas vecinas y así sucesivamente. Cada molécula de aire entra en oscilación en torno a su punto de reposo. Es decir que el desplazamiento que sufre cada molécula es pequeño antes de volver a su posición inicial. (Maggiolo, 2003)
Un aumento en la temperatura significará que las interacciones entre las partículas que trasmiten la vibración sucederán con mayor frecuencia, lo que se traduce en un aumento en la velocidad de propagación de las ondas. Por lo tanto, entre más alta sea la temperatura, más rápida será la velocidad de propagación de las ondas sonoras, y entre más baja sea la temperatura más lenta será la velocidad de propagación de dichas ondas. La velocidad del sonido a 20ºC es de 343m/s, al aumentar la temperatura a 30ºC la velocidad aumenta a 349m/s. Esto significa que por cada incremento de 10ºC en la temperatura, habrá un aumento de 6 m/s en la velocidad de propagación del sonido. De igual forma, si la temperatura disminuye en 10ºC la velocidad de propagación del sonido disminuirá en 6 m/s.
En esta relación entre la temperatura ambiental y la velocidad a la que se propaga el sonido, hay que tomar en cuenta el Gradiente de Temperatura, que es la variación de la temperatura con la altura. En el Gradiente de Temperatura Negativo, que es el más frecuente, a mayor altura más frío. Aquí las ondas del sonido tienden a curvarse hacia arriba, mientras que, en el Gradiente de Temperatura Positivo, la temperatura aumenta con la altitud (hasta una cierta altitud) y después se comporta de la forma habitual como un gradiente negativo. Este fenómeno tiene lugar en la noche, cuando la superficie se enfría rápidamente, o en un día soleado sobre la nieve, acá las ondas sonoras se curvan hacia el suelo, provocando una mejor propagación del sonido por el direccionamiento de dichas ondas (dB Plus Acoustics, 2018).
De esta forma, comprobamos que los cambios en la temperatura afectan directamente el comportamiento de las moléculas en el aire, su elasticidad y, por ende, la velocidad del sonido a través de este medio. Se muestran las variaciones que se dan en la velocidad del sonido al incrementar o disminuir la temperatura y el efecto de la altitud y los fenómenos de gradiente de temperatura en la dirección de propagación de las ondas sonoras. Estos son factores que deben ser tomados en cuenta en todo tipo de eventos o conciertos al aire libre, con el fin de determinar el impacto que puedan tener estas variaciones en la velocidad de propagación del sonido y, por ende, en la calidad de escucha para los espectadores en este tipo de eventos.
Imagen 1. Direccionamiento de las ondas en un gradiente negativo (izquierda) y positivo (derecha). (dB Plus Acoustics, 2018)
MOXIE es el Canal de ULACIT (www.ulacit.ac.cr), producido por y para los estudiantes universitarios, en alianza con el medio periodístico independiente Delfino.cr, con el propósito de brindarles un espacio para generar y difundir sus ideas. Se llama Moxie - que en inglés urbano significa tener la capacidad de enfrentar las dificultades con inteligencia, audacia y valentía - en honor a nuestros alumnos, cuyo “moxie” los caracteriza.
Referencias bibliográficas:
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Aistec. (2017). ¿Cuál es la velocidad de propagación del sonido y cómo ocurre este fenómeno? https://aistec.com/blog/cual-es-la-velocidad-de-propagacion-del-sonido-y-como-ocurre-este-fenomeno/
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dB Plus Acoustics. (2018). ¿Cómo afecta la temperatura a la propagación del sonido? https://www.dbplusacoustics.com/temperatura-ruido/
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Maggiolo, D. (2003). Propagación del sonido. https://www.eumus.edu.uy/docentes/maggiolo/acuapu/prp.html