Junio 03-04 Opción B

1. El nivel de intensidad de un sonido se mide en decibelios (dB). Explica cómo y por qué se define esta escala de medida de intensidad acústica.

2. Una pequeña fuente de sonido emite con una potencia de 30 W uniformemente distribuida en todas las direcciones del espacio (onda esférica). Calcula los niveles de intensidad (en dB) a 1 m y a 100 m de la fuente. ¿Puede alguno de estos niveles considerarse molesto, por su alta intensidad?.

Intensidad umbral del oído humano: lo = 10^-12 W/m².

1. Nuestro oído puede distinguir entre sonidos fuertes y débiles y esta percepción está relacionada con la intensidad.

Sin embargo, igual como sucede con la mayoría de nuestros sentidos, no responde de forma lineal a los estímulos, de manera que a un estímulo doble le corresponda una sensación doble, sino que más bien responde de forma logarítmica de modo que es preciso un aumento considerablemente mayor que el simple duplicar el estímulo para que la sensación sea el doble.

Por ello se establece la escala logarítmica de sonoridad o sensación sonora, también llamada escala decibélica porque la unidad es el decibelio.

Para ello, partimos de la existencia de un umbral de audición, intensidad de la onda, por debajo del cual no oímos. Este valor umbral depende de la frecuencia del sonido escuchado (no se es igualmente sensible a unas frecuencias que a otras) y varía de una persona a otra, pero se toma como valor promedio el de I₀ = 10^-12 W/m².

A partir de él se define intensidad acústica, intensidad sonora o sonoridad (b ) como:

donde I corresponde a la intensidad del sonido percibido.

Así, para un sonido de intensidad umbral corresponden 0 dB de sonoridad; para una intensidad, por ejemplo, de 10^-6 W/m², 60 dB, pero para duplicar la sensación sonora, 120 dB (valor ya doloroso) hace falta que la intensidad sea de 1 W/m², es decir 10⁶ veces mayor.

2. Para calcular el nivel de intensidad sonora a una distancia de 1 m de la fuente sonora debemos hallar en primer lugar la intensidad del sonido a esa distancia.

La energía emitida por la fuente, 30 J cada segundo, se distribuye uniformemente entre todos los puntos alcanzados por el frente de onda (esférico en este caso). Así pues, a esa distancia la energía debe repartirse por toda la superficie de una esfera de 1 m de radio. Por lo que aplicando la definición de intensidad:

El nivel de intensidad sonora a esa distancia corresponde a:

Procediendo de la misma forma para una distancia de 100 m de la fuente sonora:

Y su nivel de intensidad sonora:

En la sensación sonora que percibe un individuo intervienen procesos fisiológicos y psicológicos que tienen lugar en el oído y el cerebro. Esta sensación depende de la intensidad del sonido y de la frecuencia. La sensación sonora resulta similar para un sonido de nivel de intensidad sonora bajo y una frecuencia alta y para otro sonido de intensidad alta y frecuencia baja.

No obstante, en general un nivel de intensidad sonora superior a 120 dB, a cualquier frecuencia se puede considerar molesto. Por lo tanto, a una distancia de 1 m de la fuente sonora la sensación resultará molesta.