La fase describe la posición relativa de un punto en el ciclo de oscilación de una onda sonora en un instante dado. Comprender la fase es esencial para analizar fenómenos como la interferencia, la cancelación de sonido y la formación de ondas estacionarias en entornos acústicos.
¿Qué es la fase en una onda sonora?
La fase de una onda sonora se mide en grados (°) o radianes (rad) y representa la posición de la onda en su ciclo de oscilación en relación con un punto de referencia.
Un ciclo completo de una onda equivale a 360º o 2π rad y se describe matemáticamente como:
\( y(t) = A \sin(\omega t + \varphi) \)
- \( A \) es la amplitud de la onda.
- \( \omega \) es la frecuencia angular (\( 2\pi f \)).
- \( t \) es el tiempo.
- \( \varphi \) es la fase inicial, que indica dónde comienza la onda en el tiempo \( t = 0 \).
Diferencia de fase entre ondas
Cuando dos ondas interactúan, la diferencia de fase entre ellas determina cómo se combinan:
Ondas en fase (0º de diferencia)
Si dos ondas tienen la misma frecuencia y están perfectamente alineadas en fase, es decir, sus crestas y valles coinciden en el tiempo, sus amplitudes se suman. Esto da lugar a interferencia constructiva, aumentando la intensidad del sonido resultante.
Por ejemplo, en un sistema de sonido con dos altavoces emitiendo la misma señal en fase, el volumen total se incrementa, creando una sensación de mayor potencia sonora en determinadas zonas del espacio.
Ondas en contrafase (180º de diferencia)
Cuando dos ondas tienen la misma frecuencia pero están desfasadas 180°, significa que la cresta de una coincide con el valle de la otra. Como resultado, sus amplitudes se anulan mutuamente, generando interferencia destructiva y reduciendo o eliminando el sonido.
En los auriculares con cancelación activa de ruido, se capta el sonido del entorno y se genera una onda idéntica pero en oposición de fase, lo que anula eficazmente el ruido ambiental.
Ondas con diferencia de fase intermedia
Cuando la diferencia de fase entre dos ondas es distinta de 0° o 180°, la interferencia no es completamente constructiva ni completamente destructiva. En estos casos, las ondas se combinan de forma parcial, modificando la amplitud y creando patrones de refuerzo y cancelación que varían en el espacio.
En un auditorio o sala de conciertos, las personas ubicadas en distintos puntos experimentan variaciones en la percepción del sonido debido a las interferencias parciales provocadas por la disposición de los altavoces y la acústica del recinto.
Después de comprender el concepto de fase y su influencia en la alineación de las ondas sonoras, es momento de hablar sobre las interferencias. Este fenómeno ocurre cuando dos o más ondas se combinan, pudiendo reforzar o cancelar ciertas frecuencias y afectando la percepción del sonido.