Acústica en la Medicina Dr. Willy H. Gerber Instituto de Física Universidad Austral Valdivia, Chile Objetivos: Comprender como funciona nuestro sistema de adición y generación de sonido. Como el sonido se propaga, efectos que percibimos y uso que le damos. www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Que es sonido? Sonido es una variación de densidad en el aire que se propaga a la velocidad c: www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Como se genera? Si un objeto oscila su superficie comprime o expande el aire en su cercanía. Alta presión Si la membrana oscina con una frecuencia el aire lo hará de la misma forma. Baja presión www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Definición de largo de onda, frecuencia y relaciones La distancia entre dos máximos o mínimos de presión se denomina largo de onda λ [m]: Si el tiempo que tarda una oscilación completa es T [s], la frecuencia es las veces que ocurre la oscilación en un segundo lo que se calcula de: [1/s = Hz (Hertz)] [m/s] www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Como generamos sonido Creando cambios de presión por control de flujo: Cambio de diámetro = variación de presión + Modulación vía cavidad bucal y nasal Laringe www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Como escuchamos sonido La estructura del oído: Canales semicirculares (equilibrio) Tímpano Cóclea Canal auditivo 23500 receptores 30000 nervios 40% dañando al llegar a los 65 años Membrana Basilar www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Parámetros de la onda acústica Amplitud máxima del movimiento de una partícula del gas [m] Velocidad máxima del movimiento de una partícula del gas [m/s] Si observamos una pared de tamaño A, veremos que hay un flujo de partículas que impacta. Estas dependerán de la densidad n de partículas y será: www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Parámetros de la onda acústica La presión que origina la onda de ruido es: La Presión acústica (presión máxima) de una onda en función de la densidad ρ [kg/m3] (ejemplo aire 1.29 kg/m3) es [Pa] Capacidad del ser humano de detectar 2x10-5 Pa www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Parámetros de la onda acústica Densidad de energía acústica de una onda en función de la densidad ρ [kg/m3] (ejemplo aire 1.29 kg/m3) [J/m3] (energía cinética) Intensidad acústica (flujo de energía – análogo al calculo del flujo de momento) [W/m2] Reducción por distancia r www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Relación entre intensidades Relación entre intensidades acústicas [dB (SPL) = Decibel] (Sound Pressure Level) Referencia de presión mínima (p0 = 2x10-5 Pa) (mosquito a 3 metros) Fuente Distancia [m] dB Respiración 10 Sala silenciosa 20-30 Conversación calmada 1 50-60 Auto 60-80 Calle con mucho trafico 80-90 Martillo de percusión 100 Avión jet 100-140 Rifle 140 30 150 Daño por exposición Continua (85 dB) Puntual (120 dB) www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Capacidad auditiva Si definimos I0 como la intensidad que escuchamos mejor Reducción de la capacidad auditiva [dB] Frecuencia [Hz] www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Notas Cada nota tiene una frecuencia. Las notas fundamentales se establecen Como relaciones. Cada nota base tiene sus harmónicas. Frecuencias [Hz] www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

El eco Cuando escuchamos decepcionamos el sonido original y múltiples reflexiones: Si Δt > 0.07 – 0.1 s se percibe como eco. Esto equivale a una diferencia de 23.17 a 31.10 m. www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

La resonancia Amplificación por medio de resonancias de objetos de largo L Impulso mediante impulso oportuno. 2L L L Todos somos tenores bajo la ducha, resonancia bajo la ducha. 2L/3 2L/3 2L/3 www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

La resonancia Amplificación por medio de resonancias www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Ondas y espacio Las ondas acústicas no generan “sombra”, son capaces de rodear objetos Capacidad de orientarse por comprensión del patrón acústico. www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Efecto Doppler La frecuencia varia según la velocidad relativa entre dos cuerpos www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Contacto Dr. Willy H. Gerber wgerber@gphysics.net Instituto de Fisica Universidad Austral de Chile Campus Isla Teja Casilla 567, Valdivia, Chile www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09