¿Cómo producen sonido las vibraciones?

Esto parece una pregunta directa con una respuesta directa, pero puede que no todo sea lo que parece.

Dicho esto, la ciencia es sencilla:

Una onda de sonido es una transferencia de energía a medida que se aleja de una fuente vibrante. Las ondas sonoras se forman cuando un objeto vibrante hace que el medio circundante vibre. Un medio es un material (sólido, líquido o gaseoso) a través del cual viaja una ola. A medida que las ondas de sonido se mueven a través de un medio, las partículas vibran hacia adelante y hacia atrás. El volumen de un sonido, qué tan alto o suave es, depende de la onda de sonido. Cuanta más energía se ponga en hacer un sonido o una onda de sonido, más alto será el volumen. Cuanto más se desplaza una onda de sonido, más se propaga, esto nos hace más difícil escuchar un sonido. Entonces, cuanto más cerca esté de un sonido, más fuerte nos suena. Una onda de sonido ingresa al oído y se transforma en señales nerviosas, que son interpretadas por el cerebro.

• La física del sonido: cómo producimos sonidos

A medida que un objeto dado vibra u oscila en el aire, por ejemplo, las moléculas de aire cerca o alrededor del medio se moverán hacia adelante y hacia atrás en relación con la frecuencia y la fuerza de la vibración.

Esta energía luego se mueve a través del aire como una onda de presión.

Si la vibración es fuerte y lenta, como el bombo golpeado con un mazo suave, el sonido será alto y bajo, si la vibración es débil pero rápida, como un alfiler que cae sobre un piso de madera, el sonido será suave y agudo.

Las moléculas de aire en sí no se mueven a través de la habitación, al igual que las moléculas de agua en un lado de una piscina no se mueven hacia el otro lado en una ola, es la energía que se mueve a través del medio.

Es por eso que no hay sonido en el espacio, no hay medio para que la onda de sonido se mueva.

Piénselo, no puede hacer olas de agua en una piscina vacía.

Aquí es donde se pone interesante. Una vez que estas vibraciones se propagan por el aire, ¿se puede llamar sonido?

Después de todo, es solo energía moviéndose a través de un medio dado, entonces, ¿cuándo se convierte el sonido en sonido?

Desde una perspectiva, lo único que hace que el sonido exista son los oídos, humanos o no, y los sistemas nerviosos y cerebros (o ganglios) para interpretar y decodificar esas vibraciones en datos significativos, es decir, el sonido.

Entonces, ¿sin oídos existe el sonido?

Es una idea interesante para pensar. Algunos argumentan que el sonido es sonido es sonido. Las vibraciones son eventos medibles y cuantificables, existen independientemente de quién o qué las escuche, pero eso abre una lata filosófica completa de frijoles: ¿existen o suceden cosas o eventos fuera de algo o alguien que los experimenta?

Por supuesto, aquí es donde surge la pregunta (in) famosa “Si el árbol cae en un bosque y no hay nadie allí para escucharlo caer, ¿hace algún ruido?”.

Un bosque es un lugar ocupado, con muchas criaturas, por lo que incluso si no hay humanos alrededor, algún tipo de animal o insecto experimentará las vibraciones y utilizará esos datos para escapar o investigar el ruido, es decir, la ola. La energía se convierte en datos sensoriales.

Podría decirse que solo entonces el árbol emite un sonido .

Pero si sucede que no hay criaturas cercanas para atrapar esas ondas con sus sentidos auditivos, y la energía simplemente se propaga a la nada, ¿hace algún sonido? Aún más interesante es; Si no hay nada alrededor para escuchar la caída del árbol, ¿podemos ir un paso más allá y decir que ningún árbol se cayó si nada lo experimenta?

¿Qué pasa si un hombre está parado en el bosque cerca del árbol cuando cae, pero está usando una protección auditiva muy buena con 100% de supresión de ruido, y toma una medida física de la energía de la onda de sonido sin sentirla, grabarla o escucharla? solo la medición califica la energía de la onda como sonido?

En Scientific American Volume 50, número 14 (abril de 1884), se hizo la pregunta “Si un árbol cayera en una isla deshabitada, ¿habría algún sonido?” Y dio una respuesta más técnica: “El sonido es vibración, se transmite a nuestros sentidos a través del mecanismo del oído y se reconoce como sonido solo en nuestros centros nerviosos. La caída del árbol o cualquier otra perturbación producirá vibración del aire. Si no habrá oídos para escuchar, no habrá sonido “.

• Scientific American Volume 50 Number 14 (April 1884): Descarga y transmisión gratuitas: Archivo de Internet (Pg 218; Pregunta 18)

Entonces, para finalmente responder la pregunta; ¿Cómo suenan las vibraciones?

Bueno, producen sonido al transferir energía lejos de una fuente vibratoria, propagándose a través de cualquier medio, gas sólido o líquido, a nuestros oídos y cerebro, donde la información almacenada dentro de las formas de onda se decodifica e interpreta.

Si lo piensas más a fondo, esto significa que el sonido solo existe realmente en nuestras mentes. Es nuestro cerebro el que decodifica la onda de energía, es nuestro cerebro el que separa el ruido de la entrada significativa, por placer o supervivencia, y sin que escuchemos todas estas formas de onda, ¿en qué se convierten esos ruidos e incluso existen?

Hola.

Intentaré responder a su pregunta desde una perspectiva científica (ingeniería mecánica). Actualmente estoy investigando sobre el reconocimiento de patrones de audio, y tuve que estudiar bastante la física del sonido. También he trabajado como analista de vibraciones para sistemas de monitoreo de condición, por lo que al hacer la transición de la vibración a los datos de sonido, también tuve que pensar en el vínculo entre ellos.

Entonces, ¿qué es el sonido? sí, muy simple … variaciones de presión en el aire. Las variaciones de presión en el aire ocurren debido a la energía que se transfiere de cualquier objeto vibratorio al aire. Ahora esto obviamente no es suficiente para ti (y tampoco fue suficiente para mí). Así que vayamos al nivel molecular. Las variaciones de presión en las moléculas de aire ocurren por la energía que se transfiere de las moléculas vibratorias cerca de las moléculas de aire.

No soy un experto en Quantum, pero para aclarar mi punto, veamos nuestro modelo de resorte de masa muy simple, útil y clásico. Digamos que tiene un resorte conectado a una masa m1 (sistema simple resorte – masa), y conectado a esta masa hay otro resorte con mas m2. Digamos que m1 es una molécula de su objeto vibrante, y m2 es una molécula de aire cerca del objeto. Si tira de la masa m1, vibrará a la frecuencia fy a la amplitud a. Es obvio deducir que esta vibración también se transferirá al sistema de masa de resorte de m2. Esta es una forma muy simple de visualizar cómo se transfiere la vibración de un medio a otro (en este caso, de un objeto al aire).

Entonces, ahora tiene una idea de cómo se transfiere la vibración al aire, y podría decir, bueno, el sonido es simplemente … vibración. Sí, es cierto, el sonido es solo vibración, pero ¿no es toda la energía solo moléculas vibrantes? bueno … esa es otra conversación, así que sigamos con nuestro problema.

Ahora salgamos del nivel molecular (no de mi campo) y pasen a la mecánica del continuo donde estoy un poco más cómodo; aquí modelas tu sistema como un continuo, colección de partículas. En la mecánica del continuo, el cuerpo modelado tiene lo que llamamos “ecuaciones constitutivas”, estas ecuaciones, como su nombre lo indica, constituyen el comportamiento de su modelo y cómo se comportaría dinámicamente cuando se somete a alguna variación, como la introducción de energía al sistema en forma de vibración No entraré en el desarrollo de un modelo constitutivo para el aire o el objeto vibrante, ya que esto requeriría cálculos de alto nivel. Pero puedo decirte, y debería ser de sentido común, que las ecuaciones constitutivas del aire serían muy diferentes a las ecuaciones constitutivas de un sólido. Las personas muy inteligentes descubrieron esto hace mucho tiempo y se dieron cuenta de que el comportamiento de las ondas de sonido puede ser bastante diferente al de las ondas vibratorias en un medio sólido. E incluso antes de que la gente inteligente descubriera esto, la evolución lo hizo y creó oídos para capturar información de lo que llamamos “ondas de sonido”. Es el mismo fenómeno vibratorio, pero cuando cambia el “continuo”, también cambian las ecuaciones constitutivas, y el comportamiento físico de su sistema es muy diferente.

Otros fenómenos físicos similares al sonido son las emisiones acústicas, que son ondas elásticas que viajan a través del material, similares a las ondas sonoras. También existen “ondas térmicas” (segundo sonido), generalmente en fluidos con baja viscosidad y baja difusividad. Estas ondas térmicas, también se comportan de manera muy similar a las ondas de sonido. Sin embargo, no podemos escuchar esto, solo podemos escuchar las fluctuaciones de presión en el aire (a ciertas frecuencias y amplitudes). Eso es lo que hace que el sonido, el sonido, su medio de propagación, el aire.

¿Qué podemos concluir de esto? oídos o no … Tengo que estar en desacuerdo porque el sonido solo existe en nuestra mente. El sonido existe siempre que haya aire, las ondas de sonido se propagarán de manera diferente a la propagación de la vibración en un cuerpo sólido. Decir que el sonido solo existe en nuestra mente es lo mismo que decir que la vibración solo existe en nuestra mente, porque después de todo, las moléculas vibratorias son simplemente energía transferida de una molécula a la siguiente, ya sea por un movimiento de onda elástica o no, es todo justo lo que llamamos “energía”. Al decir que el sonido no existe, podría argumentar que las emisiones acústicas no existen, o las ondas térmicas, o incluso nosotros no existimos. Solo existe la energía, y como la energía es un concepto que creamos, entonces nada existe. Entonces, si nada existe, nada no existe, todo existe, ¿qué es nada y qué es todo? cuando queremos hablar racionalmente sobre algo, no podemos entrar en este bucle de existencia …

Un objeto vibrante se mueve hacia adelante y hacia atrás muy rápidamente. Cuando se mueve en una dirección, comprime ligeramente el aire a su alrededor en ese lado. Luego, cuando retrocede hacia el otro lado, deja un ligero vacío. Piense en un globo: si intenta comprimir el aire dentro de él, se empujará hacia algún lugar donde no lo esté apretando. También se dibujará hacia adentro en los lugares donde no está tratando de estirarlo en un globo más grande o descomprimirlo. Estas ondas de aire comprimido-descomprimido continúan moviéndose hasta que toda la energía que ponen en el aire se disipe de mover todo ese aire a lo largo del camino, o son absorbidas por un material más denso (pero aún flexible o blando) al comprimir. descomprimiéndolo. De hecho, toda la materia absorberá parte de la energía que llega y reflejará parte de ella: los objetos más duros resisten a estar muy, muy ligeramente comprimidos, mientras que los materiales más blandos absorben y absorben más energía. ¡Incluso el aire hace esto! – cuando una ola golpea una bolsa más densa de aire más frío, o aire que ya se está moviendo hacia ella, parte de la energía se recupera. Estas olas son como las olas de un guijarro que cae en un estanque, ya que el agua en la parte superior de la ola se empuja hacia arriba (solo podemos ver olas de agua porque el agua no es compresible, por lo que cuando el guijarro se abre paso a través de ella) , el agua debe subir). Los canales entre los picos están en realidad por debajo del nivel de agua no perturbada, al igual que el aire descomprimido es menos denso que el aire no perturbado. Cuando la parte comprimida llega al tímpano (una membrana pequeña y delgada dentro de la oreja), la empuja hacia adentro. Luego, no solo la membrana vuelve a su posición sin empujar (piense en presionar su dedo dentro del globo y luego soltarlo) ), pero la membrana también es succionada hacia afuera (piense en poner un globo muy blando contra su boca y succionar; su lengua puede sentir que el globo ha sido parcialmente aspirado dentro de su boca, pero hacia afuera desde el punto de vista del globo). Este movimiento de ida y vuelta ha sido transferido desde el objeto vibrante a compresiones-descompresiones en el aire, a través del orificio en su oído externo, de regreso a las vibraciones de su tímpano. El oído medio, detrás de esa membrana, tiene los tres huesos más pequeños del cuerpo. Están dispuestos y conectados de tal manera que transmiten mecánicamente ese movimiento vibratorio al oído interno lleno de líquido. Pero, dado que la membrana entre los huesos que vibran y el líquido es más pequeña que el tímpano, la presión es mayor. Piense en una tachuela: presionar el extremo ancho le permite forzar el extremo angosto hacia madera blanda porque la presión de su pulgar se concentra en un área más pequeña. Si lo gira, la madera no tendrá un agujero, pero su pulgar sí. Dentro de su cabeza, los pulsos en el fluido vibran células ciliadas extremadamente pequeñas y finas (porque se ven como hileras de cabello). El movimiento hacia adelante y hacia atrás de estas células en el fluido vibrante / pulsante provoca la excitación del nervio auditivo, que llega al cerebro y se interpreta como sonido. ¡Si no hubiera gente, no habría sonido! El aire aún acarrearía vibraciones, y otros animales reaccionarían a sus propios “sistemas auditivos”, pero no habría nadie alrededor para etiquetar estos eventos como “sonido”, eso es solo un ruido que los humanos hicieron cuando adquirimos un sofisticado suficiente sistema de lenguaje para comunicar tales cosas. Otros idiomas hacen un ruido diferente para comunicar la idea de “sonido” – “zvok” o “tingull” o “ryk” o “lyd” cada uno significa lo mismo … pero, no para ti porque el significado se encuentra en la interpretación de patrones de estimulación cerebral, no en cosas que no piensan. No estoy diciendo que no pienses, si no lo hicieras, no estarías leyendo estas marcas negras que llamamos “letras” que, cuando se juntan en patrones que reconocemos, se llaman “palabras” – Solo soy asumiendo que no está familiarizado con los sistemas de patrones de ruido (idiomas) de los cuales tomé esas palabras extrañas y, por lo tanto, no reconoce esos patrones particulares.

Sonido / ruido etc. son vibraciones. Los escuchas porque las ondas de sonido / pequeñas vibraciones golpean el interior de tu oído.

La vibración no hace sonido, es sonido.