Poder del sonido

La potencia sonora o potencia acústica es la tasa a la que la energía sonora se emite, refleja , transmite o recibe por unidad de tiempo. ^{[ 1 ]} Se define ^{[ 2 ]} como "a través de una superficie, el producto de la presión sonora y la componente de la velocidad de la partícula , en un punto de la superficie en la dirección normal a la superficie, integrado sobre esa superficie". La unidad del SI para la potencia sonora es el vatio (W). ^{[ 1 ]} Se relaciona con la potencia de la fuerza sonora sobre una superficie que encierra una fuente sonora, en el aire.

A diferencia de la presión sonora, la potencia sonora de una fuente de sonido no depende ni de la sala ni de la distancia. La presión sonora es una propiedad del campo en un punto del espacio, mientras que la potencia sonora es una propiedad de la fuente sonora, equivalente a la potencia total emitida por dicha fuente en todas las direcciones. La potencia sonora que atraviesa un área se denomina a veces flujo sonoro o flujo acústico a través de esa área.

Las normativas suelen especificar un método de medición ^{[ 3 ]} _{que integra la} presión sonora sobre una superficie que rodea la fuente. LWA especifica la potencia entregada a dicha superficie en decibelios con respecto a un picovatio. Los dispositivos (por ejemplo, una aspiradora) suelen tener requisitos de etiquetado y cantidades máximas de sonido permitidas. En el cálculo se utiliza la escala de ponderación A, ya que esta métrica se centra en la sonoridad percibida por el oído humano. Las mediciones ^{[ 4 ]} , de acuerdo con la norma ISO 3744, se realizan en 6 a 12 puntos definidos alrededor del dispositivo en un espacio semianecoico. El entorno de prueba puede ubicarse en interiores o exteriores. El entorno requerido es sobre terreno firme en un espacio abierto amplio o en una cámara semianecoica (campo libre sobre un plano reflectante).

La potencia sonora, denotada P , se define mediante ^{[ 8 ].}$${\displaystyle P=\mathbf {f} \cdot \mathbf {v} =Ap\,\mathbf {u} \cdot \mathbf {v} =Apv}$$ dónde

f es la fuerza sonora del vector unitario u ;

v es la velocidad de proyección de la partícula v a lo largo de u ;

A es el área;

p es la presión sonora .

En un medio , la potencia sonora viene dada por $${\displaystyle P={\frac {Ap^{2}}{\rho c}}\cos \theta ,}$$ dónde

A es el área de la superficie;

ρ es la densidad de masa ;

c es la velocidad del sonido ;

θ es el ángulo entre la dirección de propagación del sonido y la normal a la superficie;

p es la presión sonora .

Por ejemplo, un sonido a SPL = 85  dB o p = 0,356 Pa en el aire ( ρ =1,2  kg ⋅ m ⁻³ y c =343  m ⋅ s ⁻¹ ) a través de una superficie de área A =1  m ² normal a la dirección de propagación ( θ = 0° ) tiene un flujo de energía sonora P =0,3  mW .

Este es el parámetro que interesaría tener en cuenta al convertir el ruido de nuevo en energía útil, junto con cualquier pérdida en el dispositivo de captura.

La potencia sonora está relacionada con la intensidad sonora : $${\displaystyle P=AI,}$$ dónde

A representa el área;

La I representa la intensidad del sonido.

La potencia sonora está relacionada con la densidad de energía sonora : $${\displaystyle P=Acw,}$$ dónde

c representa la velocidad del sonido ;

w representa la densidad de energía sonora.

El nivel de potencia sonora ( SWL ) o nivel de potencia acústica es una medida logarítmica de la potencia de un sonido en relación con un valor de referencia. El nivel de potencia sonora, denotado L _W y medido en dB , ^{[ 9 ]} se define por: ^{[ 10 ]}$${\displaystyle L_{W}={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\!~\mathrm {Np} =\log _{10}\!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\!~\mathrm {B} =10\log _{10}\!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\!~\mathrm {dB} ,}$$ dónde

P es la potencia sonora;

P ₀ es la potencia sonora de referencia ;

1 Np = 1 es el neper ;

1 B = ⁠ 1 / 2 ⁠ ln 10 es el bel ;

1 dB = 1 / 20 ln 10 es el decibelio .

La potencia sonora de referencia comúnmente utilizada en el aire es ^{[ 11 ].}$${\displaystyle P_{0}=1~\mathrm {pW} .}$$ Las notaciones adecuadas para el nivel de potencia sonora utilizando esta referencia son L _{W /(1 pW)} o L _W (re 1 pW) , pero las notaciones de sufijo dB SWL , dB(SWL) , dBSWL o dB _SWL son muy comunes, aunque no estén aceptadas por el SI. ^{[ 12 ]}

La potencia sonora de referencia P ₀ se define como la potencia sonora con la intensidad sonora de referencia I ₀ = 1 pW/m ² que pasa a través de una superficie de área A ₀ = 1 m ² : $${\displaystyle P_{0}=A_{0}I_{0},}$$ Por lo tanto, el valor de referencia P ₀ = 1 pW .

• Potencia sonora y presión sonora. Causa y efecto.
• Ley de Ohm como equivalente acústico. Cálculos.
• Relaciones de las magnitudes acústicas asociadas a una onda sonora acústica progresiva plana.
• Base de datos de herramientas eléctricas de NIOSH archivada el 12 de noviembre de 2009 en Wayback Machine .
• Pruebas de potencia de sonido