Sonoridad
La sonoridad es qué tan fuerte parece un sonido a un oyente; depende principalmente de la amplitud de la onda sonora y se compara en decibeles.
Definition
La sonoridad es qué tan fuerte o suave parece un sonido, proviniendo principalmente de la amplitud, ya que el parche de un tambor oscila más lejos cuando se golpea fuerte y empuja el aire con más fuerza, llevando más energía. La intensidad del sonido se mide en decibeles en una escala logarítmica, donde cada aumento de $10\ \text{dB}$ significa diez veces la intensidad; un susurro es de unos $30\ \text{dB}$, una conversación normal $60\ \text{dB}$, un concierto de rock $110\ \text{dB}$, y los sonidos por encima de unos $85\ \text{dB}$ pueden dañar la audición con exposición prolongada. La sonoridad es el correlato psicológico de la intensidad del sonido $I$, proporcional al cuadrado de la amplitud de presión, con el nivel de intensidad sonora $\beta = 10\log_{10}(I/I_0)$ donde $I_0 = 10^{-12}\ \text{W/m}^2$, expresado equivalentemente como nivel de presión sonora $20\log_{10}(p/p_0)$ con $p_0 = 20\ \mu\text{Pa}$; la sonoridad percibida también depende de la frecuencia, ya que el oído es más sensible cerca de $3\ \text{kHz}$, por eso se usan los decibeles ponderados A para la regulación del ruido, y un aumento de aproximadamente $10\ \text{dB}$ se juzga como el doble de sonoridad.
Example
Golpear un tambor suavemente produce un sonido suave, mientras que golpearlo fuerte hace que el mismo tambor suene fuerte con el mismo tono; una aspiradora a $70\ \text{dB}$ tiene $10$ veces la intensidad de una conversación de $60\ \text{dB}$ y $10{,}000$ veces la intensidad de un susurro de $30\ \text{dB}$. Una fuente puntual que irradia $0.5\ \text{W}$ uniformemente da $I = 0.5/(4\pi \times 4) \approx 9.9 \times 10^{-3}\ \text{W/m}^2$ a $2\ \text{m}$, o $\beta \approx 100\ \text{dB}$, y a $20\ \text{m}$ la intensidad cae $100$ veces a $80\ \text{dB}$, ya que cada duplicación de la distancia cuesta $6\ \text{dB}$.
Key Insight
Duplicar el número de fuentes de sonido idénticas añade solo unos $3\ \text{dB}$, así que dos cortadoras de césped no suenan el doble de fuerte que una, ya que el oído juzga la sonoridad en una escala comprimida. La escala de decibeles existe porque el rango dinámico del oído abarca $12$ órdenes de magnitud, de $10^{-12}$ a $1\ \text{W/m}^2$, y una escala lineal necesitaría números de $1$ a un billón, mientras que los logaritmos comprimen ese rango de $0$ a $120$.