OSCILACIONES Y ACÚSTICA

Presentación del tema: "OSCILACIONES Y ACÚSTICA"— Transcripción de la presentación:

1 OSCILACIONES Y ACÚSTICA

2 Ondas Las ondas o movimientos oscilatorios son fundamentalmente de dos clases: Mecánicas y electromagnéticas. Las ondas mecánicas necesitan un medio material para propagarse, las electromagnéticas no, pues se propagan también por el vacío. La mayoría de animales obtienen información del medio ambiente que les rodea detectando algunos tipos de ondas. Por ejemplo detectar el sonido con los oídos.

3 Movimiento oscilatorio armónico
El movimiento oscilatorio armónico se puede expresar gráficamente representando la elongación (ordenadas) en función del tiempo (abscisas), como se muestra en la figura, en la cual el diámetro AB se ha dispuesto verticalmente. ω es la velocidad angular del punto que describe el movimiento circular, de modo que viene dada por: ω = 2π / t 2π es el ángulo correspondiente a una vuelta completa y t, el tiempo que tarda el punto P en cumplirla. Por supuesto, este tiempo es el mismo que transcurre entre dos pasajes sucesivos por el mismo punto y con la misma velocidad del móvil que realiza el mov. Oscilatorio armónico. Dicho tiempo, que se halla representado en la figura, recibe el nombre de período.

4 El movimiento circular sirve para definir el movimiento oscilatorio armónico, pero éste puede existir sin aquel, como el caso de la oscilación de un cuerpo suspendido de un resorte. En tal caso, ω no es una velocidad angular, sino un parámetro propio del movimiento oscilatorio, que recibe el nombre de pulsación.

5 Se llama frecuencia de un movimiento oscilatorio armónico al número de oscilaciones dobles completas que efectúa el móvil por unidad de tiempo. Como el tiempo transcurrido en una oscilación doble completa es el período t, la frecuencia f estará dada por: f = 1 / t. La unidad de frecuencia es el hertz, y equivale a 1 ciclo por segundo. Se la representa con el símbolo Hz.

6 Propagación Un movimiento oscilatorio armónico puede propagarse a lo largo de una cuerda, si de hace oscilar uno de sus extremos. En tal caso avanza por la cuerda una serie de ondas, manteniendo constante la distancia entre dos puntos sucesivos que oscilan en igual fase. Esta distancia se llama longitud de onda (λ). Se comprende que el movimiento avanza a lo largo de la cuerda a razón de una longitud de onda λ por cada período t, de modo que la velocidad de propagación aparece dada por: v=λ/t Teniendo en cuenta la ecuación anterior: v=λ.f

7 Sonido El sonido es un movimiento oscilatorio, armónico o no, que se propaga por diferentes medios materiales (para nuestro interés, en general, el aire) y que se halla dentro de un rango de frecuencias que puede ser captado por el oído del hombre (entre 30 Hz y 20 kHz aproximadamente). Estos límites de frecuencia sólo se basan en una propiedad del organismo humano. Las vibraciones de frecuencia mayores que las audibles por el hombre reciben el nombre de ultrasonidos.

8 Clasificación Las oscilaciones del sonido pueden ser periódicas (a y b) o aperiódicas (c). En el primer caso reciben el nombre de sonidos propiamente dichos, mientras que en el segundo se llaman ruidos. S e comprende que no es posible establecer una delimitación precisa entre los sonidos propiamente dichos y los ruidos.. Entre los primeros, es decir, periódicos, existen dos categorías: si al vibrar las partículas describen un movimiento oscilatorio armónico, se dice que el sonido es puro (a). Si el movimiento no es armónico pero sí periódico (b), puede descomponerse en varios movimientos oscilatorios armónicos, por lo cual se le conoce como compuesto

9 Propagación Las vibraciones del sonido en el aire son longitudinales, se propagan en la misma dirección del rayo, dando lugar a zonas de compresión y de depresión. La distancia entre dos puntos en igual fase de compresión o depresión es la longitud de onda λ. En un medio homogéneo infinito, estas zonas de compresión y de depresión se propagan a partir de la fuente sonora F en forma de ondas esféricas concéntricas. La velocidad del sonido, su frecuencia y la longitud de onda se relacionan así: c=λ.f y f=c/λ C = velocidad del sonido

10 BIOFISICA DEL SONIDO ESTRUCTURA DEL OIDO

11 OIDO EXTERNO El oído externo está formado por el pabellón auricular u oreja, los músculos auriculares y el conducto auditivo externo (CAE). Cumple la función de conducir las ondas sonoras del medio ambiente hacia la membrana timpánica, estructura que separa el oído externo del oído medio. El conducto auditivo externo (CAE) es una estructura óseo-cartilaginoso que se extiende hasta la membrana timpánica, con una dirección variable dependiendo de la especie. En caninos, felinos y equinos la dirección es rostro-ventro-medial, en bovinos es recta en sentido medial.

12 En caninos el CAE tiene forma de “L” con una longitud variable entre 5-10 cm. La porción vertical, de aproximadamente cm de diámetro, contenida en el cartílago auricular, se curva en dirección medial en ángulo de 90° en razas de orejas erguidas y en ángulo obtuso en orejas péndulas, para formar la porción horizontal que continua hasta la membrana timpánica. La porción horizontal está constituida en la mayor parte por el cartílago anular. La luz del CAE es sinuosa con el fin de evitar la resonancia, presenta numerosos pelos gruesos y largos en la abertura del canal que disminuyen hacia su interior y glándulas sebáceas y ceruminosas que son más numerosas en el fondo del conducto. Carece de glándulas sudoríparas. Tanto las glándulas como los pelos, evitan la penetración de polvo y partículas extrañas. La combinación de la secreción oleosa de las glándulas sebáceas junto al cerumen de las glándulas ceruminosas constituyen el sebo, que junto a los detritos epidérmicos forman la secreción normal del oído. El cerumen es un componente normal del oído sano, considerándoselo patológico cuando es excesivo.

13 OIDO MEDIO El oído medio, caja del tímpano o cavidad timpánica, es un área estrecha con contenido aéreo situada dentro de la porción petrosa del hueso temporal. Se extiende desde la membrana timpánica hasta las membranas que cubren las ventanas oval y redonda (límite con oído interno). En la superficie del tímpano se presentan dos porciones: pars fláccida y pars tensa. En el interior del oído medio se halla una cadena de tres huesecillos: martillo, yunque y estribo. Las ondas sonoras golpean sobre la membrana timpánica causando su vibración la cual se transmite a través de los huesecillos al oído interno. Además, el oído medio está comunicado con la nasofaringe por el tubo auditivo (Trompa de Eustaquio), que se mantiene cerrado y sólo se abre en el momento de la deglución y el bostezo. Su función es mantener el equilibrio de presiones a cada lado de la membrana timpánica. En esta misma zona discurren los nervios trigémino (V par craneano) y facial (VII par craneano). La porción ventral del oído medio es una estructura ósea ocupada por aire. En el equino, la trompa de Eustaquio se dilata y forma la bolsa gutural.

14 OIDO INTERNO El oído interno se divide en dos porciones según las funciones que desempeña: la porción coclear es la encargada de recibir las ondas auditivas donde se origina el nervio coclear y la porción vestibular está relacionada con el equilibrio y da origen al nervio vestibular explorable neurológicamente; ambos nervios constituyen el IIX par craneano o vestibulococlear. Ambas porciones se halan dentro del hueso petroso temporal. La vibración del sonido se transmite al oído interno y en la cóclea transforma las ondas sonoras en estímulos nerviosos (audición) que se transmiten por el nervio coclear al lóbulo temporal del cerebro.

15 MECANISMO DE LA AUDICIÓN
1. Recepción La onda sonora incide sobre el pabellón auditivo, el cual los transmite. Orientación auditiva. Su función en la orientación depende de tres factores: la intensidad del sonido, la fase de las ondas y el tiempo que tarda la onda en llegar al cerebro. El fenómeno de la audición normal en los seres humanos da lugar a un efecto de difracción de las ondas sonoras. Recepción La onda sonora incide primeramente sobre el pabellón auditivo, el cual capta los sonidos, los refuerza y posteriormente los transmite, además el pabellón juega un papel en la orientación auditiva, que se observa con más claridad en los animales que tienen orejas orientables. Su función en la orientación depende de tres factores: la intensidad del sonido, la fase de las ondas y el tiempo que tarda la onda en llegar al cerebro. El fenómeno de la audición normal en los seres humanos da lugar a un efecto de difracción de las ondas sonoras debido al obstáculo representado por la cabeza.

16 BIOFISICA DEL SONIDO Si las ondas sonoras son de gran frecuencia, o la longitud de onda pequeña frente a las dimensiones de la cabeza aparece una diferencia de intensidad entre los sonidos percibidos por cada oído Sí éstos son de baja frecuencia lo que se observa es una diferencia de fase, es decir, cierta diferencia de tiempo entre los oídos. Si las ondas sonoras son de gran frecuencia, o la longitud de onda pequeña frente a las dimensiones de la cabeza aparece una diferencia de intensidad entre los sonidos percibidos por cada oído pero si éstos son de baja frecuencia (gran longitud de onda frente a las dimensiones de la cabeza) lo que se observa es una diferencia de fase, es decir, cierta diferencia de tiempo entre los oídos.

17 MECANISMO DE LA AUDICIÓN
2.  Transmisión La transmisión del oído se efectúa en primer lugar a través de la cadena de huesecillos La onda sonora pasa de un medio aéreo a otro líquido, por lo que es necesario un sistema adaptador, constituido por la cadena ósea. Nos permite evaluar las pérdidas que sufre la onda sonora al pasar de un medio a otro.            Transmisión La transmisión del oído se efectúa en primer lugar a través de la cadena de huesecillos, que realizan una doble función: adaptadora y protectora. La onda sonora pasa de un medio aéreo a otro líquido, por lo que es necesario un sistema adaptador, constituido por la cadena ósea. La resistencia acústica específica se define como el producto de la densidad volumétrica del medio por la velocidad de fase de la onda en el mismo, y nos permite evaluar las pérdidas que sufre la onda sonora al pasar de un medio a otro. Si la diferencia de resistencia acústica es grande el coeficiente de transmisión es muy pequeño, por ejemplo al pasar de una onda sonora de un medio gaseoso a otro líquido. Esto sucede precisamente en el oído, en el que se hace necesario un adaptador de impedancias, papel desempeñado por la cadena ósea, la cual se encarga de compensar esta pérdida.             Además de esta función adaptadora, la cadena ósea tiene una función protectora, dado que los músculos del martillo y del estribo (pertenecientes al oído medio) reducen la amplitud de las oscilaciones y protegen al oído interno frente  a los sonidos intensos de baja frecuencia. Los movimientos de la superficie del estribo en la ventana oval hacen varia frecuentemente las características de la onda sonora que se transmite. Para ondas de elevada frecuencia y pequeña amplitud la superficie del estribo se mueve como una puerta, mientras que para ondas de baja frecuencia y gran amplitud el movimiento se realiza alrededor de un eje perpendicular al anterior. La presión en el tímpano se transmite a la superficie del tímpano y la del estribo a la ventana oval, lo que originan  las vibraciones en los líquidos del oído interno, que a su vez estimula las células sensoriales.                              A los movimientos de la ventana oval corresponden otros de la ventana redonda, en oposición de fase con los primeros, a causa de la incomprensibilidad de los líquidos. Las dos ventanas se encuentran situadas en planos perpendiculares, lo que es una protección natural para evitar que la onda sonora llegue en fase a estas dos membranas (anularía los efectos de la onda sonora).

18 La cadena ósea tiene una función protectora, dado que los músculos del martillo y del estribo reducen la amplitud de las oscilaciones y protegen al oído interno frente a los sonidos intensos de baja frecuencia. La presión en el tímpano se transmite a la superficie del tímpano y la del estribo a la ventana oval, lo que originan  las vibraciones en los líquidos del oído interno, que a su vez estimula las células sensoriales.     

19 3. Percepción Es el resultado de los procesos psicológicos que tienen lugar en el sistema auditivo central y permiten interpretar los sonidos recibidos. La cóclea cumple una función importante en el sentido del oído: transforma los sonidos en mensajes nerviosos y los envía al cerebro. Allí, los pequeños pelos que recubren la cóclea se mueven y agitan. De esta manera, le avisan al cerebro que oyes un sonido. 

20 Intensidad acústica subjetiva
El oído posee un rango de frecuencia de 20 Hz a 20 Khz O la intensidad de la onda sonora se define como la energía transportada por segundo en la unidad de área O la unidad de intensidad del sonido vatio/cm2.

21 Umbral de la audición El umbral de la audición U se define como el sonido más débil que puede ser oído por un sujeto unidad es el Bel y se le define como el logaritmo del cociente entre la intensidad de un sonido dado I y el umbral de la audición: Bel= 1g x I/U

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23 Resonancia Cuando una onda incide en un medio con una frecuencia igual a la frecuencia natural del medio, se produce un refuerzo de la vibración que se llama resonancia Consiste en la magnificación de la amplitud.

24 Audiometría Agudeza auditiva: es la capacidad del oído de detectar sonidos de pequeña intensidad. Se utiliza un instrumento capaz de emitir tonos puros entre las frecuencias de 100 a ciclos/seg o hertz denominado audiómetro. Este aparato consta de un oscilador productor de ondas sinusoidales puras, conectado a un atenuador. estas ondas pasan a el sujeto por medio de unos audífonos.

25 Audiometría Para la vía ósea se pone en contacto con la apófisis mastoides un vibrador conveniente. Estos datos se grafican en coordenadas cartesianas. Existe una gráfica normal del sujeto tipo y sobre estos parámetros se puede determinar la normalidad de audiograma.

26 Ultrasonido Las frecuencias audibles comprende de 20 a 20000 Hz
Un individuo normal tiene dificultades para oír sonidos mas altos de Hz, y son denominados ultrasonidos.

27 Producción de ultrasonidos
Magnetostricción: Cuando se hace actuar un campo magnético intenso sobre una varilla de hierro dulce produce una contracción y dilatación periódica Esta vibración de la varilla puede generar ultrasonidos de elevada frecuencia.

28 Producción de ultrasonidos
Piezoelectricidad: Fue descubierta por los esposos Curie en 1880 y consiste básicamente en la producción de potenciales eléctricos por la compresión brusca de cristales tales como el cuarzo y el tartrato doble de sodio y potasio.