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.
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Que es sonido? Sonido es una variación de densidad en el aire que se propaga a la velocidad c:
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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]
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Como generamos sonido Creando cambios de presión por control de flujo:
Cambio de diámetro = variación de presión
+ Modulación vía cavidad bucal y nasal Laringe
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Como escuchamos sonido La estructura del oído: Canales semicirculares (equilibrio)
Canal auditivo
23500 receptores 30000 nervios
Tímpano
Cóclea
Membrana Basilar
40% dañando al llegar a los 65 años 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:
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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
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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]
Respiración
dB 10
Sala silenciosa
20-30
Conversación calmada
1
50-60
Auto
10
60-80
Calle con mucho trafico
10
80-90
Martillo de percusión
1
100
100
100-140
Rifle
1
140
Avión jet
30
150
Avión jet
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Daño por exposición Continua (85 dB) Puntual (120 dB)
Capacidad auditiva
Reducción de la capacidad auditiva [dB]
Si definimos I0 como la intensidad que escuchamos mejor
Frecuencia [Hz] www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09
Notas
Frecuencias [Hz]
Cada nota tiene una frecuencia. Las notas fundamentales se establecen Como relaciones. Cada nota base tiene sus harmónicas.
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El eco Cuando escuchamos decepcionamos el sonido original y múltiples reflexiones:
Si ∆t > 0.07 – 0.1 s se percibe como eco. Esto equivale a una diferencia de 23.17 a 31.10 m.
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La resonancia Amplificación por medio de resonancias de objetos de largo L
Impulso mediante impulso oportuno. L/2 L/4
L/4 L/6
L/6
L/6
Todos somos tenores bajo la ducha, resonancia bajo la ducha.
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La resonancia Amplificación por medio de resonancias
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Ondas y espacio Las ondas acústicas no generan “sombra”, son capaces de rodear objetos
Capacidad de orientarse por comprensión del patrón acústico.
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Efecto Doppler La frecuencia varia según la velocidad relativa entre dos cuerpos
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Contacto Dr. Willy H. Gerber
[email protected] Instituto de Fisica Universidad Austral de Chile Campus Isla Teja Casilla 567, Valdivia, Chile
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