7.1.2: Sonoridad

Generalmente la sonoridad de un sonido está relacionada con la amplitud de la onda sonora; una onda con mayores variaciones en la presión generalmente suena más fuerte. Para cualquier tipo de onda la energía transportada por la onda es proporcional a la amplitud al cuadrado. Esto significa que duplicar la amplitud aumenta la potencia en un factor de cuatro (dos al cuadrado). Pero la cantidad de energía que llega a tu oído también depende de la frecuencia ya que una onda con más oscilaciones por segundo (mayor frecuencia) significará que la misma amplitud golpea tu tímpano con más frecuencia. La intensidad del sonido se define como la energía por segundo (potencia en vatios) que alcanza un área determinada (medida en metros cuadrados). La conversación normal tiene una intensidad de aproximadamente\(10^{-6}\text{ W/m}^{2}\).

El sonido sin obstrucciones de una pequeña fuente de sonido se extiende en todas las direcciones en una forma esférica en expansión. Debido a que la energía se extiende sobre un área cada vez más grande a medida que pasa el tiempo, la intensidad disminuye a medida que se aleja de la fuente. El área de una esfera viene dada por\(4\pi r^{2}\) lo que la disminución en la intensidad es proporcional a\(r^{2}\) donde\(r\) está la distancia desde la fuente. Esto se conoce como una ley cuadrada inversa y muchas otras leyes de la física siguen esta misma ley (diagrama de la ley cuadrada inversa). Por ejemplo, el campo gravitacional de la tierra (o cualquier otro objeto) disminuye a medida que te alejas de ella proporcional a una ley cuadrada inversa. También lo hace el campo eléctrico alrededor de un electrón o protón. Para fines prácticos, lo que esto significa es duplicar la distancia disminuye la fuerza por\(1/2^{2} = 1/4\). Si te mueves tres veces más lejos la fuerza es\(1/3^{2}\) o\(1/9\text{th}\) tanto. Acortar la distancia a la mitad significa que la intensidad será cuatro veces mayor.