So

De Viquipèdia

Aquest article tracta sobre física. Vegeu altres significats a «So lingüístic».

El so és una successió de canvis de pressió en un medi (sòlid, líquid o gas), provocats per una vibració que s'hi transmet en forma d'ones sonores. Els humans, i també molts animals, podem percebre el so mitjançant el sentit de l'oïda. El rang de sons audible per l'home és típicament entre 20 Hz i 20 kHz.

Representació esquemàtica de l'oïda. (Blau: ones sonores. Vermell: timpà. Groc: còclea. Verd: cèl·lules de receptors auditius. Porpra: espectre de freqüència de resposta d'oïda. Taronja: impuls del nervi.)

A diferència d'altres tipus d'energia calorífica, energia lluminosa, que poden viatjar a través del buit, el so necessita un medi material per a transmetre's. Aquesta transmissió és longitudinal en un fluid (líquid o gas) i transversal en un sòlid.

La velocitat del so (velocitat a què es desplaça el so) depèn de la densitat del medi a través del qual viatja. En l'aire, aquesta velocitat és d'uns 340 metres per segon, tot i que varia amb la temperatura i la humitat.

Les principals característiques de les ones sonores són, com en qualsevol altre tipus d'ona, la freqüència i l'amplitud.

Taula de continguts

1 Física del so
- 1.1 Ones longitudinals i transversals
- 1.2 Propagació del so
2 Paràmetres del So
3 Atributs del so
- 3.1 Magnituds físiques del so
4 Velocitat del so
5 El so en la música
- 5.1 Propietats
6 Vegeu també
7 Enllaços externs

[edita] Física del so

La física del so és estudiada per l'acústica, que tracta tant de la propagació de les ones sonores en els diferents tipus de mitjans continus com la interacció d'aquestes ones sonores amb els cossos físics. Les vibracions mecàniques que poden ser interpretades com a so són capaces de viatjar a través de tots els estat de la matèria: gasos, líquids, sòlids, i plasmes. El so requereix d'un medi material com a suport per a ser transportat, per tant, no pot viatjar a través de buit.

[edita] Ones longitudinals i transversals

Ones sinusoïdals de diferents freqüències; les ones que són a la part inferior tenen freqüències més altes que les que són a la part superior. L'eix horitzontal representa el temps.

El so es transmet a través dels gasos, el plasma i els líquids en forma d'ones longitudinals, també anomenades ones de compressió. En canvi, a través de sòlids es pot transmetre tant en forma d'ones longitudinals com d'ones transversals. Les ones longitudinals són ones on hi ha una alternança de variacions de pressió respecte a la pressió d'equilibri, causant regions locals de compressió i rarefacció, mentre que les ones transversals (en sòlids) són ones d'alternança de la tensió de cisallament en angle recte amb la direcció de propagació.

La matèria que hi ha al medi és desplaçada periòdicament per una ona sonora, i per tant oscil·la. L'energia transportada per l'ona sonora, l'energia potencial procedent de la compressió (en el cas de les ones longitudinals) o de la deformació lateral (en el cas de les ones transversals) de la matèria i l'energia cinètica de les oscil·lacions del medi, es converteixen l'una en l'altra.

[edita] Propagació del so

Article principal: Propagació del so

Certes característiques dels fluids i dels sòlids influeixen en l’ona del so. Es per això que el so es propaga en els sòlids i en els líquids amb major rapidesa que en els gasos. En general quan mes gran sigui la compressibilitat (1/K) del mitja tant menor es la velocitat del so. També la densitat és un factor important en la velocitat de propagació, en general quan major sigui la densitat (ρ), a igualtat de tot lo demes, tan menor es la velocitat de propagació del so. La velocitat del so es relaciona amb aquestes magnituds mitjançant:

$v \varpropto \sqrt{\frac{K}{\rho}}$

En els gasos, la temperatura influeix tant a la comprensibilitat com a la densitat, de tal manera que el factor de importància sol ser la mateixa temperatura.

[edita] Paràmetres del So

Els humans i d'altres animals percebem el so a mitjançant l'oïda, però a més a més podem percebre sons de baixa freqüència a través d'altres parts del cos. Generalment es consideren dins el rang audible per a l'oïda humana els sons amb freqüències compreses entre 20 Hz i els 20000 kHz, amb àmplies variacions en funció de l'amplitud. Per damunt i per sota d'aquest rang hi ha els ultrasons i els infrasons, respectivament.

Tot i que en l'ús quotidià se sol identificar amb soroll, ambdós mots poden tenir significats molt diferents.

[edita] Atributs del so

El atributs, característiques o qualitats del so són:

El to
La intensitat
El timbre
La durada
la longitud
la amplitud
la direcció

El to ve determinat per la freqüència fonamental de les ones sonores i és el que ens permet distingir entre sons greus, aguts o mitjos.

La intensitat és la quantitat d'energia acústica que conté un so, per tant, està determinada per l'amplitud.

El timbre és la qualitat que conferix al so els harmònics que acompanyen a la freqüència fonamental. Esta qualitat és la que permet distingir dos sons, per exemple, entre la mateixa nota amb igual intensitat produïda per dos instruments musicals distints.

Per altra part, podem parlar de les possibilitats didàctiques del so en l'ensenyament: El so com a mitjà d'expressió i comunicació

La comunicació com activitat que permet la relació entre les persones i per a l'intercanvi d'informació, es compartida per tant, per l'educació com pels mitjans que utilitzen el so. Podem dir que la comunicació es així mateix la raó de ser de l'expressió, necessitat natural de comunicar.

Les tecnologies de la informació faciliten les diverses maneres de representació: verbal, musical, sonor, etc. D'aquesta manera podem transmetre un missatge per mitjà de múltiples sons, paraules i efectes.

En definitiva, l'expressió es un procés creatiu que posa en funcionament els mecanismes de transformació i de cerca de noves possibilitats amb la intenció de comunicar.

[edita] Magnituds físiques del so

Com tot moviment ondulatori, el so pot representar-se com una suma de corbes sinusoides amb un factor d’amplitud, que es pot caracteritzar per les mateixes magnituds i unitats de mesura que a qualsevol ona de freqüència ben definida: Longitud d’ona (λ), freqüencial (ν) o inversa del període (T), amplitud que indica la quantitat d’energia que conté un senyal sonor) y no s’ha de confondre l’amplitud amb volum o potència acústica. Y, finalment, quan es considera la superposició de diferents ones és important la fase que representa el retard relatiu a la posició d’una ona respecte una altra.

No obstant això, un so complex qualsevol no està caracteritzat pels paràmetres anteriors, ja que en general un so qualsevol és una combinació d’ones sonores que difereixen en els cinc paràmetres anteriors. La caracterització d’un so arbitràriament complex implica analitzar tant l’energia transmesa com la distribució d’aquesta energia entre les diverses ones components.

[edita] Velocitat del so

[edita] Velocitat del so a l'aire

El so té una velocitat de 331,5 m/s quan la temperatura és de 0 °C, la pressió atmosfèrica és de 1 atm (nivell del mar) i es presenta una humitat relativa de l’aire de 0 % (aire sec). La velocitat del so anirà augmentant a mesura que la temperatura augmenti en una relació de 1 °C = 0.6 m/s. És a dir, que si tenim una temperatura de 10 °C, la velocitat del so serà: 331,5 m/s + 10 * 0,6 m/s = 337,5 m/s.

U.S. Navy F/A-18 Avió trencant la barrera del so.

A continuació, tenim la fòrmula anteriorment esmentada per a calcular la velocitat del so:

$V_s = V_{0} + \beta T\,$

On:

$V_0 = 331,3\ [\mbox{m/s}]\,$

$\beta= 0,606\ [\mbox{m/(s}^\circ\mbox{C)}]$

$T\ [{}^\circ\mbox{C}]$ , és la temperatura en graus Celsius.

Si la temperatura ambient és de 15 °C, la velocitat de propagació del so és 340 m/s (1224 km/h ). Aquest valor correspon a 1 MACH.

[edita] Velocitat del so a l'aigua

A l'aigua, la velocitat del so és més elevada que en l'aire, no obstant, hem de distingir entre l'aigua dolça i l'aigua salada. A l'aigua dolça, la velocitat del so arriba aproximadament als 1435 m/s mentre que a l'aigua salada, al ser aquesta més densa, arriba fins als 1500 m/s. Tot i això, aquestes velocitats es poden veure modificades a causa de la pressió, temperatura i salinitat de les aigues.

[edita] Velocitat del so als sòlids

La velocitat del so depèn del tipus de material. Quan més dens és el material, major serà la velocitat que podrà assolir el so a través d'ell. Per exemple, a través de:

Fusta → 3900 m/s

Formigó → 4000 m/s

Metall → 5100 m/s

[edita] El so en la música

Orquestra simfònica

El so, en combinació amb el silencio, és la matèria primera de la música. En música els sons es qualifiquen en categories com a: llargs i curts, forts i febles, aguts i greus, agradables i desagradables. El so ha estat sempre present en la vida quotidiana de l'home. Al llarg de la història l'ésser humà ha inventat una sèrie de regles per ordenar-ho fins a construir algun tipus de llenguatge musical.

[edita] Propietats

Abreviatura per l'anotació de piano.

Altura: Indica si el so és greu o agut, que depèn de la freqüència:

- vibració lenta = baixa freqüència = so greu

- vibració ràpida = alta freqüència = so agut.

Durada: és el temps durant el qual es manté l'esmentat so. Els únics instruments acústics que poden mantenir els sons el temps que vulguin, són els de corda amb arc com el violí per exemple, i els de vent (utilitzant la respiració circular o contínua); però en general, els de vent depenen de la capacitat pulmonar, i els de corda segons el canvi de l'arc produït per l'executant.