¿Que es Eco, Reverberación y Resonancia? Todos hemos experimentado el eco en zonas de montañas donde decimos una palabra y pasado un tiempo escuchamos su retorno. A veces es muy rápido y a veces tarda más tiempo. Y eso es porqué es nuestra propia energía sonora que se encuentra con un obstáculo y vuelve hacia nosotros. Se produce una reflexión sonora que sonora que depende de la distancia a que se encuentra el objeto que nos la devuelve. Cuanto menor sea la distancia, menos tarda, pero hasta un límite de proximidad, en que nosotros ya no lo llegamos a identificar como dos sonidos, sinó como uno solo. La reflexión es el fenómeno que se produce cuando las ondas sonoras llegan hasta un obstáculo que se opone a su propagación y se reflejan, cambiando de dirección o de sentido.
Como en el ejemplo anterior el Sónar permite cartografiar el fondo marino o bien localizar bancos de peces De la misma manera que la luz se refleja en un espejo o una pelota rebota en el suelo, el sonido se comporta igual frente a un obstáculo, cumpliéndose la siguiente ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
El eco
Un curioso fenómeno relacionado con la reflexión del sonido es el eco. Cuando se grita frente a una montaña, se oye primero el sonido directo, y después el sonido reflejado en el obstáculo. Esta repetición del sonido se denomina eco y se debe a la reflexión de las ondas sonoras.
¿Que es el Eco? 1. El eco es el fenómeno que se produce cuando las ondas de sonido rebotan
en algún obstáculo y cambian de sentido.
2. Es un fenómeno acústico que se produce cuando un sonido choca contra una superficie que lo refleja, este sonido reflejado es lo que denominamos eco.
La palabra ‘eco’ proviene del griego y es un personaje de su mitología. Eco es una oréade (ninfa de la montaña) del monte Helicón. El mito nos explica que a Zeus le encantaba pasar tiempo con las hermosas ninfas y solía visitarlas en la Tierra. Eventualmente, Hera, diosa del hogar y esposa de Zeus, sospechó una infidelidad de Zeus y bajó a la Tierra, intentando capturar a Zeus con las ninfas.
Eco quería salvar a sus amigas ninfas, por lo que le habló a Hera incesantemente para distraerla y darle tiempo a Zeus y a las ninfas para que se marcharan y no se descubriera su adulterio. De repente, Hera interrumpió a Eco y fue en el lugar en donde Zeus y las ninfas habían estado. Cuando Hera descubrió el engaño, maldijo a Eco a repetir sólo las últimas palabras de los demás. Cuando se genera un sonido en el interior de un local las superficies que componen el mismo ocasionan una serie de diferentes efectos dependiendo del las características de dichas superficies.
Esto ocurre porque las ondas sonoras inciden en las diferentes superficies y estas las reflejan de diferente forma según su coeficiente de reflexión acústica. Como es lógico, primero siempre se percibe el sonido directo, esto es, el sonido que nos llega a nuestro oído sin que se aún se halla reflejado en ninguna superficie. Una vez recibido el sonido directo, llegará a nuestros oídos, con un retraso de tiempo con respecto al sonido directo, el sonido reflejado por las superficies del local. Tanto el retraso como el nivel sonoro del sonido reflejado dependen de las características físicas del local y sus superficies. Si el retraso entre el sonido directo y el reflejado es mayor de 1/10 de segundo, nuestro sistema de audición será capaz de separar las dos señales y percibirlas como tales, primero una y después la otra, esto es lo que se entiende por eco. Por ejemplo:
supongamos que estamos dentro de un local de grandes dimensiones y una persona que esta separada de nosotros a cierta distancia nos dice "HOLA"; primero llegara a nuestros oídos el "HOLA" del sonido directo, y en el caso de un Eco este nos llegara como mínimo 1/10 segundo después, por lo tanto oiremos "HOLA....(1/10 segundo minimo)...HOLA", y lo interpretaremos efectivamente como dos mensajes diferentes separados por un intervalo de tiempo determinado. Sin embargo nuestro interlocutor únicamente ha articulado un "HOLA". Para ser más estrictos, diríamos que el oído puede distinguir separadamente sensaciones que estén por encima del tiempo de persistencia acústica, que es 0,1 s para sonidos musicales y 0,067 s para sonidos secos (la palabra o un aplauso). Por tanto, si el oído capta un sonido directo y, después de los tiempos de persistencia especificados, capta el sonido reflejado, se apreciará el efecto del eco. ¿Que pasa si el sonido reflejado nos llega con un tiempo inferior a 1/10 de segundo? Si en la misma situación el sonido reflejado nos llega con un tiempo inferior a 1/10 de segundo, nuestro sistema de audición no es capaz de separar ambas señales y las toma como una misma pero con una duración superior de esta. Normalmente esto se entiende como reverberación. Para que se produzca la reverberación, el obstáculo debe estar a menos de 17 m; en este caso, el sonido inicial y el reflejado se solapan, y resulta difícil comprender el sonido emitido. La reverberación de un local se mide según su tiempo de reverberación (rt) en segundos y varia según la frecuencia de análisis que se utilize. Esto es debido a que los diferentes materiales que componen las superficies del local no se comportan por igual en todo el espectro sonoro, y por tanto los coeficientes de absorción de cada superficie de un mismo material varia según la frecuencia. Conociendo el tiempo de reverberación de un local podemos saber como se comportara el mismo en diferentes aplicaciones. Cuando el tiempo de reverberación alcanza valores muy altos con respecto al sonido directo, puede ocurrir un enmascaramiento de este y se puede perder la capacidad de entender la información contenida en el mensaje que se percibe. Por ejemplo, cuando hablamos en una sala vacía. Para disminuir la intensidad de los sonidos reflejados y mejorar la audición de una estancia, se colocan materiales absorbentes de las ondas sonoras, como cortinas, alfombras o butacas tapizadas, y se recubren las paredes de corcho.
Palau de la Música, Barcelona Material
% absorción
Cortinas
50-75
Panel de madera
45
Panel de corcho
30
Pared
2
¿Cómo saber cuando hay Eco o Reverberación?
Sabemos que el sonido es un fenómeno físico, el cual podemos calcular numéricamente, entonces conociendo las variables que forman un eco como el tiempo y la velocidad estándar del sonido podemos deducir lo siguiente: Distancia = velocidad • tiempo
La velocidad del sonido es de 340 m/seg Tiempo = 0,1 seg D = v • t = 340 • 0,1 = 34 metros El sonido tiene que ir y venir por lo tanto será 17 + 17 metros
En el caso de un sonido seco será D = v • t = 340 • 0,067 = 22,78 metros = 11,4 + 11,4 metros. Como la velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s (a 15 °C), recorrerá 34 m en una décima de segundo. Por tanto, para que se produzca el eco el obstáculo debe estar situado, como mínimo, a 17 m del foco emisor. De forma que el sonido recorrerá 17 m para ir y otros 17 m al volver el sonido reflejado.
Resonancia acústica La resonancia se ocasiona cuando un cuerpo entra en vibración por simpatía con una onda sonora que incide sobre el y coincide su frecuencia con la frecuencia de oscilación del cuerpo o esta es múltiplo entero de la frecuencia de la onda que le incide. Veamos ahora un fenómeno que tiene mucha importancia en el estudio de la reproducción del sonido. Todos hemos sido sorprendidos alguna vez por la vibración de un cristal de una ventana, por ejemplo, cuando pasa un vehículo por las cercanías y nos hemos preguntado por qué vibra ése y no otros, y por qué se produce tal vibración.
La vibración se cumple de acuerdo con las dimensiones de la varilla o membrana. Para entenderlo observemos la figura, que muestra una varilla fija en un extremo. Si la hacemos vibrar, esa vibración se producirá con una frecuencia que está ligada a la longitud de la varilla; generalmente la longitud de onda de la vibración coincide con la longitud física de la varilla. Si en vez de una varilla fuera una membrana o una cuerda, ocurriría algo parecido. Claro que en una cuerda puede producirse más de una onda de vibración en su largo total, pero eso explica las armónicas y no niega el hecho fundamental. Entonces, un objeto capaz de vibrar lo hace siguiendo leyes geométricas, pues sus dimensiones determinan la frecuencia de la vibración.
Supongamos ahora que viene una onda sonora, propagándose por el aire, y a su paso encuentra objetos de todo tipo; se reflejará, los atravesará o no, en fin, se producirá la propagación común del sonido con todas sus particularidades. Pero supongamos que la onda sonora, que tiene una cierta frecuencia y por ende una cierta longitud de onda encuentre en su camino un objeto capaz de vibrar que tenga una dimensión física tal que la frecuencia de la vibración posible coincida con la frecuencia de la onda sonora que lo encuentra. Ese objeto vibrará sin que lo impulsemos, si la onda sonora lleva la suficiente potencia para producir por sí misma el impulso vibrante. Ocurre que ese impulso, para que comience la vibración del objeto, puede ser muy pequeño si se produce la coincidencia de las dos frecuencias: la de la onda y la propia de autovibración del objeto. Esa coincidencia se llama resonancia acústica y explica lo que ocurría con el cristal que mencionamos más arriba. La resonancia acústica puede ser un inconveniente en la reproducción del sonido. Supóngase que construimos un aparato reproductor del sonido, como un altoparlante, por ejemplo. Ese aparato tiene dimensiones físicas determinadas que lo hacen susceptible de vibrar con cierta frecuencia propia. Ahora bien, al reproducir sonidos, ellos tendrán frecuencias variadas, pero hay uno de esos sonidos cuya frecuencia coincidirá con la frecuencia de autovibración del parlante y entonces ese sonido será producido con mucha mayor intensidad que los otros; ello se explica porque para vibrar con esa frecuencia el parlante necesita menor potencia impulsora, ya que es su frecuencia propia. Ese sonido que sale más fuerte no es real en la gama sonora que estamos escuchando, y entonces hay una discordancia. La frecuencia de autovibración se llama frecuencia de resonancia propia en los aparatos reproductores del sonido, y se debe tratar de que la misma sea de un valor que esté fuera de la gama audible por el oído humano, aunque ello no sea fácil de lograr en la práctica. Las cajas de los instrumentos de cuerdas y los tambores de los de percusión tienen resonadores que se activan al sonido de vibran al sonido de los elementos vibratorios, (cuerdas, membranas). Los ambientes de muros reflectores también la hacen de resonadores para los sonidos que se generan dentro de ellas como por ejemplo la resonancia del órgano de una iglesia. Los cuerpos que no tienen resonancia es porque no tienen un modo definido de vibración o dicho de otro modo están a un frecuencia diferente a la que reciben, en tal caso, pueden transmitir, reflejar o absorber al sonido en una proporción que depende de la naturaleza de sus materiales, dimensiones y superficies. Por ejemplo una pared rígida y lisa refleja gran parte del sonido que recibe, el resto lo transmite, absorbiendo muy poco, en cambio si se recubre con alfombra absorberá la mayor parte.
