VELOCIDAD Y ENERGÍAS DEL SONIDO

Las partículas del medio se comprimen en las zonas de máxima amplitud de la ondulación y se separan en las de mínima amplitud. Estas zonas se denominan compresión y rarefacción. La rapidez de propagación del sonido está relacionada con variables físicas propias del material como la densidad, la temperatura, la elasticidad, presión, salinidad, etc.

La rapidez del sonido varía muy poco con la temperatura en los sólidos y líquidos, sin embargo en los gases, aumenta con la temperatura porque se incrementa la probabilidad de los choques entre las moléculas. El alcance de una onda de sonido en un medio, está directamente con la energía que absorbe y la rapidez específicamente en un sólido, se ve afectada por la densidad y por la elasticidad.

La energía sonora (o energía acústica) es la energía que transmiten o transportan las ondas sonoras. Procede de la energía vibracional del foco sonoro y se propaga a las partículas del medio que atraviesan en forma de energía cinética (movimiento de las partículas), y de energía potencial (cambios depresión producidos en dicho medio, o presión sonora). Al irse propagando el sonido a través del medio, la energía se transmite a la velocidad de la onda, pero una parte de la energía sonora se disipa en forma de energía térmica. La energía acústica suele tener valores absolutos bajos, y su unidad de medida es el julio (J). Aunque puede calcularse a partir de otras magnitudes como la intensidad sonora, también se pueden calcular otras magnitudes relacionadas, como la densidad o el flujo de energía acústica.

Elementos de una onda

• Cresta: es la parte más elevado de una onda. 
• Valle: es la parte más baja de una onda. 
• Elongación: es el desplazamiento entre la posición de equilibrio y la posición en un instante determinado. 
• Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento desde el punto de equilibrio hasta la cresta o el valle. 
• Longitud de onda (l): es la distancia comprendida entre dos crestas o dos valles. 
• Onda completa: cuando ha pasado por todas las elongaciones positivas y negativas. 
• Período (T): el tiempo transcurrido para que se realice una onda completa. 
• Frecuencia (f): Es el número de ondas que se suceden en la unidad de tiempo. Resonancia: Es el fenómeno que se produce cuando dos cuerpos tienen la misma frecuencia de vibración, uno de los cuales empieza a vibrar al recibir las ondas sonoras emitidas por el otro.

Cualidades del sonido

La altura o tono. Está determinado por la frecuencia de la onda. Medimos esta característica en ciclos por segundos o Hercios (Hz). Para que podamos percibir los humanos un sonido, éste debe estar comprendido en la franja de 20 y 20.000 Hz. Por debajo tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos.

La intensidad. Nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil. Está determinado por la cantidad de energía de la onda. Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB). Esta cualidad la medimos con el sonómetro y los resultados se expresan en decibeles (dB).

La duración. Esta cualidad está relacionada con el tiempo de vibración del objeto. Por ejemplo, podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc..

El timbre: El timbre nos permitirá distinguir si la voz es áspera, dulce, ronca o aterciopelada. También influye en la variación del timbre la calidad del material que se utilice. Así pues, el sonido será claro, sordo, agradable o molesto. 

La voz humana

La voz humana se produce por la vibración de las cuerdas vocales, lo cual genera una onda sonora que es combinación de varias frecuencias y sus correspondientes armónicos. La cavidad buco-nasal sirve para crear ondas cuasiestacionarias por lo que ciertas frecuencias denominadas formantes. Cada segmento de sonido del habla viene caracterizado por un cierto espectro o distribución de la energía sonora en las diferentes frecuencias. El oído humano es capaz de identificar diferentes formantes de dicho sonido y percibir cada sonido con formantes diferentes como cualitativamente diferentes, eso es lo que permite por ejemplo distinguir dos vocales.

La voz masculina tiene un tono fundamental de entre 100 y 200 Hz, mientras que la voz femenina es más aguda, típicamente está entre 150 y 300 Hz. Las voces infantiles son aún más agudas. (BULLON, 1996)

Biofisica de la percepcion auditiva

Oido Externo:.- El oído externo está compuesto por el pabellón, que concentra las ondas sonoras en el conducto, y el conducto auditivo externo que desemboca en el tímpano. El canal auditivo externo tiene unos 2,7 cm de longitud y un diámetro promedio de 0,7 cm. Por sus características anatómicas éste tiene una frecuencia de resonancia natural entre los 4.500 Hz y los 5.000 Hz.

Oido Medio: El oído medio está lleno de aire y está compuesto por el tímpano (que separa el oído medio), los ósculos (martillo, yunque y estribo) y la trompa de Eustaquio. Dado que el oído interno está lleno de material líquido, mientras que el oído medio está lleno de aire, debe resolverse un desajuste de impedancias que se produce siempre que una onda pasa de un medio gaseoso a uno líquido.

El valor definitivo va a depender del área real de vibración de tímpano. Además, los valores pueden ser superiores para frecuencias entre los 2.000 Hz y los 5.000 Hz, debido a la resonancia del canal auditivo externo. En general el oído externo y el tímpano se producen una amplificación de entre 5 dB y 10 dB en las frecuencias comprendidas entre los 2.000 Hz y los 5.000 Hz, lo que contribuye de manera fundamental para la zona de frecuencias a la que nuestro sistema auditivo es más sensible.

Audiometro

Equipo eléctrico que sirve para medir y evaluar la audición tanto a nivel umbral como supra umbral, permite explorar las posibilidades audiométricas a través del área auditiva. Pueden producir intensidades desde 10 hasta 110 o 120 dBs y cubren desde el tono 128 hasta el 16 000 Hz, mediante un potenciómetro graduado de 5 en 5 dBs. Se utiliza para realizar pruebas audiométricas. Permite determinar el nivel auditivo de un paciente en cada uno de sus oídos.

Pruebas que se realizan con este equipo

Umbrales (Limen o umbral mínimo de audibilidad, comodidad, conducción aérea y ósea, disconfort o algiacusia)

• Test de S.IS.I.
• Test de Fowler
• Test de la palabra
• Deterioro tonal
• Test de Lombard

La luz y el espectro electromagnetico

Se llama luz (del latín lux, lucis) a la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible señala específicamente la radiación en el espectro visible. 

Reflexión. Cuando los rayos de luz llegan a un cuerpo en el cual no pueden continuar propagandose, salen desviados en otra dirección, es decir, se reflejan. La forma en que esto ocurre depende del tipo de superficie sobre la que inciden y del angulo que forman sobre la misma. 

Absorción. Existen superficies y objetos que absorben la mayor parte de las radiaciones luminosas que les llegan. Estos objetos se ven de color negro. Otros tipos de superficies y objetos, absorben sólo unas determinada gama de longitudes de onda, reflejando el resto.

Refracción. El cambio de dirección que sufren los rayos luminosos al pasar de un medio a otro, donde su velocidad es distinta, da lugar a los fenómenos de refracción. Así si un haz de rayos luminosos incide sobre la superficie de un cuerpo transparente, parte de ellos se reflejan mientras que otra parte se refracta, es decir penetran en el cuerpo transparente experimentando un cambio en su dirección de movimiento. Esto es lo que sucede cuando la luz atraviesa los medios transparentes del ojo para llegar hasta la retina.

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación. 

El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo.

Conceptos relativos a la luz: Color

La dualidad onda partícula de la luz es una de las características de la luz menos comprendidas. De una parte su naturaleza ondulatoria no ofrece ninguna duda por los fenómenos de interferencia y, por otra parte, el comportamiento de la luz como partícula deducido del efecto fotoeléctrico es curioso, porque yo no veo nada raro ni ninguna partícula en una vibración que haga una bola saltar una pequeña barrera en una superficie a partir de cierta energía.

La incógnita sigue siendo la eterna pregunta de qué es la luz o si la luz tiene masa o no. Según la física relativista y la Mecánica Cuántica un fotón de la luz es una partícula sin masa. Claro que otro problema de laFísica Moderna es que tampoco se sabe muy bien qué es la masa, y así sucesivamente. El concepto de luz como una partícula abstracta parece más del ámbito de la filosofía que de la ciencia.

La definición de luz más adecuada de la Física Moderna sería un campo de fuerzas matemático o abstracto que se reproduce a sí mismo en un espacio vacío. Después hay todo tipo de singularidades, de incertidumbres y de versiones. Desde viajes en el tiempo hasta efectos de otras dimensiones. 

La falta de un concepto claro de la luz y la masa se agrava con la famosa ecuación de Einstein de transformación de masa en energía y viceversa E = m c². El cerebro acaba por creérselo literalmente y parece que son dos cosas totalmente intercambiables y que la naturaleza de la luz y de la masa debe ser la misma. 

Cualidades de la luz 

Según su comportamiento ante la luz, los medios se pueden clasificar en: 

• Transparentes: Dejan pasar una gran parte de la luz que les llega y permiten ver los objetos a través de ellos. Ejemplos: Agua, aire y vidrio. 
• Opacos: No dejan pasar la luz. Ejemplos: Madera y metal. • Translúcidos: Sólo dejan pasar una parte de la luz que reciben. Los objetos visibles se muestran borrosos a través de ellos. Ejemplos: Vidrio esmerilado y algunos plásticos

La luz es una onda que se propaga en las tres direcciones del espacio. Para estudiar sus efectos se emplean líneas perpendiculares a las ondas, que indican la dirección de propagación. Es lo que denominamos rayos. En un medio que sea homogéneo, la luz se propaga en línea recta, lo cual explica la formación de sombras y penumbras. Por ello, cuando iluminamos un objeto con un foco grande y observamos la imagen en una pantalla podemos distinguir:

• Zona de sombra, que no recibe ningún rayo.
• Zona de penumbra, que recibe sólo parte de los rayos.
• Zona iluminada, que recibe todos los rayos que proceden del foco de luz.