¿Cómo funciona un altavoz de Trompeta?

Question

Hice un agujero en la punta de un cartón con forma de cono y lo uní al altavoz de mi teléfono. Sorprendentemente, el sonido que se produce cuando se sujeta es tres veces más fuerte que el sonido cuando se quita. Sé que es algo relevante para el altavoz de trompeta. ¿Qué lo hace producir sonidos más fuertes?

Answer 1

Lo que hizo en realidad es el llamado altavoz de bocina. Y lo que hacen las bocinas es estrechar la propagación del sonido producido por el altavoz. El altavoz convencional propaga mucho sonido hacia arriba, hacia abajo, hacia la izquierda, hacia la derecha, etc. en relación con el eje del cono. Las bocinas concentran el sonido a lo largo del eje, por lo que es más fuerte para el oyente (si no está situado extremadamente al lado). Por eso la policía u otras personas que quieren comunicarse en un espacio abierto utilizan este tipo de dispositivos.

Hablando más técnicamente (físicamente), dado el desplazamiento del driver en su altavoz (que no cambia al ponerle la bocina) la pequeña área de la sección transversal de la bocina restringe el paso del aire, lo que significa un aumento de la presión del aire en la dirección del oyente en comparación con su altavoz sin la bocina añadida, y el aumento de la presión significa un aumento del volumen del sonido.

Como sugirió Carl Witthoft más abajo (gracias), otro factor que contribuye a la mayor eficiencia de los altavoces de bocina es el hecho de que se adaptan mejor a las impedancias acústicas de la fuente del sonido y de la llamada carga (aire). La mayor presión aumenta la impedancia externa -que es naturalmente baja debido a la baja densidad del aire- para adaptarse (mejor) a la impedancia de la fuente. En los altavoces de radiación directa (convencionales), este desajuste hace que mucha energía se convierta en calor dentro del transductor en lugar de en la onda sonora.

Esto también tiene algunos "efectos secundarios" positivos. Si se diseñan y fabrican correctamente, es decir, cuando se preocupa sobre todo por la calidad del sonido y no sólo por el volumen producido (lo que no siempre es el caso, como habrá observado con los dispositivos policiales), las bocinas contribuyen a mejorar la eficiencia del altavoz y a reducir la distorsión del sonido. El cono del altavoz simplemente no necesita desplazarse tanto de la posición de reposo para producir el mismo volumen que un altavoz convencional. Un menor desplazamiento significa una menor distorsión del sonido (y menores requisitos en cuanto al amplificador), lo que puede demostrarse por el hecho de que las buenas bocinas pueden producir una distorsión armónica total 10 veces menor que sus pares convencionales también considerados de buena calidad.

Durante bastante tiempo, los altavoces de bocina han estado en retirada: al fin y al cabo, son grandes (sobre todo si se quiere que produzcan todo el espectro sonoro, incluidos los graves, de esta manera, ya que una onda más larga requiere una bocina más grande), lo que significa que su llamado WAF* (Factor de Aceptación de Esposa) es bastante bajo. Sin embargo, últimamente están volviendo y son muy valorados por muchos audiófilos, ya que las limitaciones de los altavoces convencionales más pequeños se hicieron evidentes. Además, cada vez más gente empieza a darse cuenta de que el principal culpable de la mala calidad del sonido no es el CD (giradiscos) o el amplificador, sino los altavoces.

*Sin embargo, siempre se puede trabajar en el WAF, como se puede ver - discutiblemente- a continuación. El verdadero reto es combinar un gran sonido con un gran diseño visual.

Pnoe Horns de Arcadian Audio

Klipsch Cornwall (la unidad de graves es de radiación directa y no de bocina, por desgracia)

Answer 2

Uno de los efectos es, como ya han señalado otros, que el cono concentra la potencia del sonido en una dirección estrecha, lo que hace que sea más fuerte en esa dirección.

Sin embargo, eso es sólo una parte de la respuesta. Otra parte importante es la adaptación de la impedancia. La pequeña cosa que vibra en el teléfono para producir el sonido es mucho más densa que el aire que la rodea. La mayor parte de la energía que se necesita para hacerla vibrar va a parar al propio aparato. Muy poca de esa energía se transfiere al aire. O dicho de otro modo, el aire que se empuja apenas carga el altavoz. Se necesitaría más o menos la misma potencia de accionamiento para hacer funcionar el altavoz en el vacío.

Una bocina presenta más carga sobre el elemento conductor en el extremo estrecho, haciendo que se mueva más aire en el extremo ancho. La forma ideal para una bocina de este tipo es la exponencial, pero un simple cono sigue funcionando mucho mejor que nada, como has visto. La bocina es un adaptador de impedancia que convierte la alta impedancia en el extremo ancho en una baja impedancia en el extremo estrecho. Esta baja impedancia puede recoger más potencia del movimiento de baja impedancia del pequeño altavoz del teléfono.

Este efecto es exactamente la razón por la que la mayoría de los instrumentos de viento tienen forma de cuerno. Piensa en una tuba, un trumbón o incluso un clarinete hasta cierto punto. Los labios que vibran (tuba, trumbón) o la caña que vibra (clarinete) producen un sonido de baja impedancia, que la forma de trompa ayuda a acoplar mejor al aire.

En resumen, el sonido se concentra en un haz más estrecho, Y hay más potencia sonora extraída del mismo altavoz.

Answer 3

Sin el cartón, las ondas sonoras emitidas a través de los altavoces se propagarían en todas las direcciones. Sin embargo, con el cartón, las ondas sonoras emitidas se verían obligadas a propagarse sólo desde el exterior de la superficie cónica, a partir de la pequeña abertura. Al haber una superficie menor para la propagación de las ondas sonoras, éstas interfieren entre sí, provocando un aumento de la amplitud. Este aumento de la amplitud es lo que provoca el aumento del volumen.