CONOZCAMOS MEJOR AL SONIDO ¿OIMOS O ESCUCHAMOS? Triano, José M.1; Walz, María Virginia1 1

Facultad de Ciencia y Tecnología-Universidad Autónoma de Entre Ríos; Museo Interactivo de Ciencias “Puerto Ciencia”-Universidad Nacional de Entre Ríos

[email protected] ; [email protected] "Sé que puedes oír, no hay ningún problema en ello; pero no puedes escuchar. Oír es algo totalmente diferente de escuchar. Escuchar significa oír sin la mente; escuchar significa oír sin interferencia alguna de tus pensamientos; escuchar significa oír como si estuvieras completamente vacío. Si tienes incluso una pequeña vibración de pensamiento interiormente, ondas de pensamientos sutiles que te rodean, no serás capaz de escuchar. Y para escuchar la música, la música ancestral, la música eterna, uno necesita estar completamente quieto; es como si uno no estuviera. Cuando eres, puedes oír; cuando no eres, puedes escuchar." Osho: Música ancestral en los pinos, capítulo 9

RESUMEN El oído humano es un órgano muy sensible que nos permite percibir los más variados sonidos o apreciar una bella melodía. Pero ¿conocemos realmente cual es el mecanismo de la audición?. ¿Cuidamos debidamente a este órgano que nos acompaña a diario en nuestras actividades?. Este trabajo pretende despertar conciencia acerca del uso adecuado de nuestro sistema auditivo y los peligros que se producen al someterlo a sonidos intensos o violentos. Como docentes pretendemos alertar los riesgos a los que se exponen los jóvenes al escuchar música a excesivo volumen. El hacer uso indiscriminado de los auriculares y someterse al niveles sonoros extremos en las discotecas. Analizaremos el cambio de conducta que se produce en los locales bailables con el efecto de música a alto volumen, luces destellantes y bebidas alcohólicas. Se intentará modelar el oído humano y realizar algunas experiencias de sonido para analizar como oímos realmente y los daños que nos puede causar un volumen alto. Palabras clave: experimentación.

educación

no

formal,

sonido,

sensibilidad

auditiva,

INTRODUCCIÓN Desde que nos levantamos hasta que nos acostamos nuestro sistema auditivo recibe estímulos sonoros de las más variadas fuentes de sonido. La intensidad sonora que percibimos modifica y altera nuestra conducta y, en muchos casos, nos puede provocar sordera o aturdirnos.

  Pero, ¿Cómo se produce el mecanismo de la audición? Nuestro sistema auditivo esta conformado por un conjunto de elementos bio-mecánicos que cumplen su función en forma individual, pero que hacen que la sinergia final dé por resultado un sistema capaz de percibir diferentes sonidos de nuestro entorno. Incluso, cuando nos vamos de vacaciones a algún lugar alejado de las grandes ciudades, decimos que podemos “oír” el silencio de las montañas o del campo. Alguna vez nos ha pasado que durante el día no percibimos ciertos sonidos, tapados por el murmullo del ambiente. Pero durante la noche, cuando el ruido exterior se acalla, somos capaces de percibir el tic-tac del reloj de pared o el crujir de los muebles al bajar la temperatura ambiente. Nuestro sistema auditivo comienza en la oreja, la cual es la encargada de obrar a modo de “antena parabólica” captando y concentrando los sonidos del ambiente. Luego, las vibraciones sonoras recorren el canal auditivo y estimulan la membrana al final del mismo, el tímpano, el cual vibra a la frecuencia exterior y excita a la cadena de tres huesecillos del oído medio. ¿OÍMOS O ESCUCHAMOS? ¿Hay alguna diferencia entre oír y escuchar?. Sí, oír es básicamente percibir los sonidos, mientras que escuchar es atender lo que se oye. Otras definiciones nos dicen que: Oír es percibir por el órgano del oído cualquier sonido; escuchar, aplicar el oído para oír, prestando atención a lo que dicen. Oír es identificar con el pensamiento y escuchar es oír sin pensar. En este contexto podemos referenciar al conocido físico cuántico David Bohm en su explicación biofísica de que ¨conciencia y pensamiento son los dos modos en que funciona nuestra mente¨. ALGUNAS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS ANATÓMICAS DEL OÍDO HUMANO La figura 1 muestra las estructuras principales del sistema auditivo humano: oído externo, oído medio y oído interno. El oído externo esta constituido por el pabellón auricular, comúnmente oreja, que en el hombre su función es prácticamente nula, y el conducto auditivo externo que hace las veces de resonador y amplificador del sonido. El oído medio comprende la caja timpánica que es un espacio aproximadamente oblongo tapizado completamente por mucosa y cuya cara externa esta ocupada casi en su totalidad por la membrana timpánica. La cadena articulada de huesecillos: Martillo, Yunque y Estribo, tiene por objeto conectar la membrana timpánica con la ventana oval (hueco ubicado en el oído interno) y es el medio normal de transmisión del sonido a través del oído medio estimulando los líquidos perilaberínticos en el proceso de la audición. El oído medio transmite a la ventana oval una presión aproximadamente 20 veces mayor que la que recibe de la membrana timpánica [1]. La ventana oval posee una membrana que

  reproduce el movimiento del estímulo vibratorio (o desplazamiento) del tímpano. Por su parte, el oído interno o laberinto posee un tubo enroscado en espiral (caracol) llamado cóclea, la membrana basilar en la que descansa el órgano de Corti que es el responsable de la audición propiamente dicha. La captación de las vibraciones sonoras se da por receptores ubicados en este segmento. Tímpano Ventana oval Nervio Cóclea Oreja

Estribo Martillo

Yunque

Conducto auditivo externo Figura 1: Partes del oído humano. Dibujo obtenido de ref. [2].

RESEÑA DE LAS PROPIEDADES SUBJETIVAS DEL SONIDO En lo que se refiere a conceptos base de la psicoacústica los parámetros auditivos perceptivos son la sonoridad, la altura y el timbre. La sonoridad permite clasificar a los sonidos en más o menos fuertes o débiles y está en relación con la intensidad del sonido. La altura tonal o tono queda determinada por la frecuencia permitiendo distinguir entre sonidos graves (frecuencias bajas) y agudos (frecuencias altas). La percepción del timbre de un sonido se refiere a la capacidad auditiva de distinguir entre dos sonidos de igual altura pero provenientes de fuentes diferentes. Está determinado por los armónicos y la frecuencia fundamental; es decir, por el espectro frecuencial sonoro propio de cada fuente. A CERCA DE LOS UMBRALES DE AUDICIÓN Dentro del campo de la audición se distinguen tres límites que se definen en torno a los parámetros perceptivos descriptos anteriormente. La mínima intensidad perceptible se define como el umbral absoluto de intensidad o umbral de audición. Por su parte, el umbral de intensidad de la sensación dolorosa es la mínima intensidad de sonido que llega a producir sensación de dolor. Finalmente, el umbral diferencial de intensidad es la menor diferencia de

  intensidad que debe existir entre dos sonidos de igual frecuencia para que puedan percibirse como de diferente sonoridad. La extensión de la gama de sonidos que puede percibir el oído humano es muy grande; y aún más, un movimiento infinitesimal de los cilios del Órgano de Corti es suficiente para producir una débil sensación auditiva, y sin embargo, si se aumenta la energía un millón de veces, la sensación que se produce es aún tolerable para el oído. Por esto, se requiere la aplicación del método logarítmico para medir estos umbrales. La ley de Weber-Fechner del sonido dice en pocas palabras que “el oído escucha logarítmicamente”, esto quiere decir que la intensidad del sonido es una función logarítmica de energía. Esta condición está sujeta a un valor que debe ser alcanzado para lograr audibilidad y el decibel (dB) es la medida más usada para medirlos comparando las intensidades entre 2 sonidos diferentes a través de una determinada razón matemática. Algunos datos...[1], [3]. El umbral de audición se corresponde con una frecuencia aproximada de 1 kHz. Un sonido de 70 dB produce efectos de desconcentración y desatención, mientras que entre 80 y 90 dB puede producir reacciones de estrés, cansancio y alteración del sueño. Los ruidos entre 100 y 110 dB, denominados umbral tóxico, pueden llegar a ocasionar lesiones del oído medio. Los ruidos superiores a los 120 dB provocan dolor. DESARROLLO DE LAS EXPERIENCIAS Construyendo un modelo muy simple de oído La construcción es la siguiente: un tubo de vidrio o acrílico de unos 10 cm de largo y unos 4 cm de diámetro cerrado en ambos extremos por trozos de plástico que hacen de membranas. Se coloca en un extremo un cono de cartón, a modo de oreja, con la parte más angosta perfectamente encajada en el tubo. Llenamos el interior del tubo de vidrio con agua e insertamos unos cuantos trozos de lana (simulando los pelos sensibles de la cóclea), en la forma en que señala la figura 2. ¡Y ya tenemos nuestro modelo de oído!. Cono de cartón

Agua

Tubo de vidrio

Pelos sensibles Globo Figura 2: Modelo del oído humano

Veamos como actúa nuestro modelo del oído paso a paso... Produzcamos la explosión del globo y ... Al reventar el globo, las moléculas de aire avanzan y se alejan del globo roto. Cuando llegan al cono de cartón chocan con el primer trozo de plástico, que

  juega el papel de tímpano, "empujándolo" hacia dentro, donde el aire tiene una concentración menor. El desplazamiento del plástico produce una oscilación del agua que llena el tubo, que corresponde, en nuestro modelo, al oído interno. De esta manera hemos convertido la explosión de un globo en un sonido y este sonido en un movimiento líquido. Sólo faltaría añadir un sistema que transforme este movimiento en una señal nerviosa. [3] Ondas sonoras en el agua El sonido se desplaza mediante ondas. Una forma de “verlas” es colocando un parlante delante de un tubo de vidrio o acrílico lleno de agua e inyectando una señal senoidal de frecuencia variable, como vemos en la figura 3. ¿Qué pasa dentro del tubo?. La presión del aire hace mover las moléculas del líquido haciendo variar la altura del mismo dentro del tubo.

Figura 3: Esquema para la visualización de una perturbación sonora

Interferencias sonoras Dos ondas sonoras pueden interferirse en el seno de un líquido. Al emitir sonido por dos parlantes y desfasando la onda de uno de ellos variando, por ejemplo, la frecuencia, los nodos y los picos no serán coincidentes y se podrán ver las interferencias y los refuerzos de las ondas. El modelo experimental se muestra en la figura 4.

Figura 4: Modelo para experimentar con la interferencia de ondas sonoras

Y más experiencias de interferencias sonoras... ¡Pero ahora, que interfieran destructivamente!... Se puede apreciar la interferencia sonora entre dos ondas de audio colocando dos parlantes, uno enfrentado con otro, como muestra la figura 5, y excitando a los mismos con una onda senoidal. Solo que a uno de ellos debemos provocarle un desfasaje de 180º, lo que produce que sus picos y nodos estén separados una distancia π, los cual hará que el oyente no pueda percibir sonido alguno por anulación de las ondas debido a la interferencia.

 

Onda 1

Onda 2

Desfasaje de 180º

Figura 5: Interferencia destructiva de ondas sonoras

Sonido destructor El esquema de la figura 6 modeliza la situación de una copa de cristal sometida a un sonido igual a su frecuencia de resonancia de amplitud e intensidad adecuadas puede provocar su rotura.

Figura 6: Sonido destructor

Figura 7: Experiencia de la presión sonora

Esferas “bailarinas” Podemos observar el efecto “mecánico” del sonido observando un recipiente transparente con pequeñas bolitas de telgopor en su interior y colocando un parlante en la base. Se puede apreciar la “presión sonora” de cada una de las frecuencias y su efecto de empuje mecánico sobre las pequeñas esferas de telgopor. Ver figura 7. REFERENCIAS 1. Frumento, A. (1992). Biofísica. Editorial Mosby/Doyma Libros. 2. http://www.araucaria2000.cl/lossentidos/lossentidos.htm 3. Cromer, A. (1996). Física Para Las Ciencias De La Vida. 2da. Ed. Reverté. Museo virtual de ciencias. Área de Cultura Científica. Gobierno de España.