- el so
- Exemples de difracció de el so
- La porta oberta d'un auditori
- Darrere de la caixa d'un altaveu
- La banda de músics al carrer
- Animals que fan ús de les baixes freqüències
- Aplicacions de la difracció de el so
- Augment de l'àrea d'audició
- referències
La difracció de el so és el fenomen que ocorre quan el so es corba i escampa al voltant d'una obertura o obstacle. És una cosa comuna a totes les ones: quan l'ona sonora arriba fins a una obertura o un obstacle, els punts de la seva pla es converteixen en fonts i emeten altres difractades.
El so és precisament una ona de pressió que es propaga per l'aire i també a través de l'aigua i pels sòlids. A diferència de la llum, que també és una ona, el so no pot propagar pel buit. Això es deu al fet que la llum funciona de manera completament diferent: és una ona electromagnètica.
Figura 1. Ona plana incidint sobre ranura i difractándose. Font: pixabay
La clau en el fenomen de la difracció és la mida de l'obstacle en relació amb la longitud d'ona: la difracció és més intensa quan l'obstacle té dimensions comparables a la longitud d'ona.
En el so, la longitud d'ona és de l'ordre dels metres, mentre que la de la llum és de l'ordre dels centenars de nanòmetres. Mentre el so té escala humana, la llum té escala d'un microbi.
Aquesta enorme diferència en l'escala de la longitud d'ona entre el so i la llum està darrere de el fet que puguem escoltar una conversa després d'una cantonada sense que puguem observar als que conversen.
I és que el so és capaç de corbar per la cantonada, mentre que la llum segueix recta. Aquest fenomen de la curvatura en la propagació de l'ona sonora és justament la difracció de el so.
el so
S'entén per so les ones de pressió que viatgen per l'aire i que estan compreses en el rang audible.
El rang audible per l'oïda d'un humà jove i sense problemes auditius està comprès entre els 20 Hz i 20000 Hz. Aquest marge sol estrènyer amb l'edat.
Els tons o freqüències baixes es troben entre els 20 Hz i 256 Hz. Els tons mitjans entre 256 Hz fins a 2000 Hz. I els tons aguts són els compresos entre 2 kHz fins a 20 kHz.
La velocitat del so en l'aire a pressió atmosfèrica d'1 atm ia 0º C és de 331 m / s. La relació entre la velocitat v de propagació d'una ona amb la seva longitud d'ona λ i la seva freqüència f és la següent:
v = λ⋅f
D'aquesta relació tenim que la longitud d'ona té els següents rangs:
- Tons baixos: 16,5 ma 1,3 m.
- Tons mitjans: 130 cm a 17 cm.
- Tons alts: 17 cm a 1,7 cm.
Exemples de difracció de el so
La porta oberta d'un auditori
Un auditori o sala de concerts és generalment un recinte tancat amb parets que absorbeixen el so impedint la seva reflexió.
No obstant això si la porta de l'auditori està oberta es pot escoltar el concert sense problemes, fins i tot quan l'orquestra romangui fora de la vista.
Si s'està just a l'enfront de la porta es pot percebre la gamma completa de sons. No obstant això si s'està a un costat s'escoltaran els sons greus, mentre que els aguts no.
Els sons greus posseeixen longitud d'ona llarga i per això poden envoltar la porta i ser escoltats darrere de la mateixa. Tot es deu a el fenomen de la difracció.
Darrere de la caixa d'un altaveu
Un altaveu o parlant emet un ampli rang de longituds d'ona. La caixa de l'parlant és en si mateixa un obstacle que produeix una ombra de so darrere d'ella.
Aquesta ombra de so és nítida per les freqüències altes, les quals no poden escoltar-se darrere de l'parlant, mentre que les greus i part de les mitjanes sí que poden escoltés perquè li donen la volta a l'aparell.
L'experiment anterior funciona millor en un espai obert, perquè cal tenir en compte que el so pot reflectir-se en les parets i altres objectes, permetent escoltar tots els tons fins i tot darrere de la caixa de l'altaveu.
La banda de músics al carrer
Una banda de músics que va tocant pel carrer pot ser escoltada des d'un carrer transversal des de la qual no es pot veure als artistes.
La raó, com hem dit abans, és que la direcció de el so és capaç de corbar i creuar la cantonada, mentre que la llum viatja en línia recta.
No obstant això aquest efecte no és igual per a totes les longituds d'ona. Les d'ona llarga es difracten o es dobleguen més que les longituds d'ona curta.
Per aquesta raó al carrer transversal, des d'on no es veuen els músics, tampoc s'escolten bé els instruments aguts com les trompetes i els violins, mentre que els tambors i els bombos s'escolten amb més claredat.
Figura 2. Difracció de el so en un carrer. Font: elaboració pròpia
A més els tons baixos de longitud d'ona llarga s'atenuen menys amb la distància que els sons d'alta freqüència de longitud d'ona curta.
Animals que fan ús de les baixes freqüències
Els elefants emeten ones de infrasò de molt baixa freqüència i longitud d'ona molt llarga per comunicar-se amb els seus congèneres a grans distàncies. Les balenes també ho fan, el que els permet així mateix una bona comunicació a distància.
Aplicacions de la difracció de el so
Augment de l'àrea d'audició
Perquè un altaveu tingui una àrea d'audició extensa, l'ample de la botzina ha de ser menor que la longitud d'ona de el so que està emetent.
Hi ha un disseny específic de botzina que aprofita la difracció del so: es tracta de la botzina de dispersió.
Generalment es creu que com més gran és el diafragma de la botzina, cobreix més àrea. No obstant això, en la botzina de dispersió el diafragma és petit i la forma de la mateixa és la que fa que s'ampliï el so aprofitant el fenomen de la difracció de el so.
La forma de la botzina és com una banya de boca o sortida rectangular de mida inferior a les longituds d'ona que emet.
La instal·lació correcta d'aquest tipus de botzines es fa amb el costat curt de la boca rectangular en horitzontal i el costat llarg en forma vertical. D'aquesta manera s'aconsegueix major amplitud de cobertura horitzontal i direccionalitat del so paral·lela a terra.
referències
- Física / Acústica / Propagació del so. Recuperat de: es.wikibooks.org
- Construpedia. Difracció de el So. Recuperat de: construmatica.com
- Difracció (so). Recuperat de: esacademic.com
- The physics classroom. Diffraction of sound waves. Recuperat de: physicsclassroom.com
- Wikipedia. Difracció (so). Recuperat de wikipedia.com