Yuri Milachay, Lily Arrascue Semana 10  Sesión 1 Física de la producción y percepción sonora
Producción del sonido humano Haga clic en el esquema <ul><li>El sistema vocal humano puede dividirse en tres partes: </li>...
Ejercicio de aplicación <ul><li>A un individuo se le hace inhalar primero helio y pasado un rato xenón. Con el gas en la b...
Percepción del sonido
Dispositivos para mejorar la capacidad auditiva
Ejercicio de aplicación <ul><li>El modelo de von Helmholtz para la audición supone que la membrana basilar entre en resona...
Fenómenos ondulatorios <ul><li>Reflexión y Refracción.  Cuando una onda alcanza la superficie de separación de dos medios ...
Fenómenos ondulatorios <ul><li>Difracción e Interferencia . Las ondas son capaces de traspasar orificios y bordear obstácu...
Ecolocación <ul><li>Es el cálculo de la distancia de un objeto a partir del tiempo que tarda una onda sonora en regresar a...
Ejercicio de aplicación <ul><li>Cierto tipo de murciélago emite pulsos de ultrasonidos con una gama de  40  y  80 kHz  y c...
Ultrasonido <ul><li>Los equipos de ultrasonido transmiten pulsos de sonido de alta frecuencia ( 1  a  5 MHz ) al cuerpo co...
Ejercicio de aplicación <ul><li>En ecografía se llegan a usar ultrasonidos de hasta 3 MHz. ¿Cuál es el límite teórico de r...
Ultrasonido  Doppler <ul><li>Las propiedades de las ondas se modifican cuando el emisor se está moviendo: la frecuencia de...
Casos <ul><li>Cuando el receptor se  mueve. </li></ul><ul><li>El receptor se acerca a la fuente: </li></ul><ul><li>El rece...
Ejercicio de aplicación <ul><li>Un móvil se desplaza a una velocidad de  10 m/s  hacia una alarma que emite un sonido con ...
Ejercicio de aplicación <ul><li>Un barco de estudios oceanográficos sitúa un receptor de sonido dentro del agua para capta...
Ondas de choque <ul><li>Las ondas de choque se producen cuando un objeto se mueve en un medio a una velocidad superior a l...
Litotricia <ul><li>La litotricia extracorpórea es un procedimiento moderno, eficaz, no invasivo e indoloro que consiste en...
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Efecto Doppler, ondas de choque y litotricia. Física del habla y del oído medio.Transporte de iones a través de membrana. Transmisión de los impulsos nerviosos.

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  1. 1. Yuri Milachay, Lily Arrascue Semana 10 Sesión 1 Física de la producción y percepción sonora
  2. 2. Producción del sonido humano Haga clic en el esquema <ul><li>El sistema vocal humano puede dividirse en tres partes: </li></ul><ul><li>Aparato respiratorio: donde se almacena y circula el aire. Nariz, tráquea, pulmones y diafragma. </li></ul><ul><li>Aparato de fonación: donde el aire se convierta en sonido. Laringe y cuerdas vocales. </li></ul><ul><li>Aparato resonador: donde el sonido adquiere sus cualidades de timbre que caracterizan cada voz. Cavidad bucal, faringe, paladar óseo, senos maxilares y frontales. </li></ul>Pulmones Diafragma Faringe Laringe Nariz Boca Sonido Cuerdas vocales
  3. 3. Ejercicio de aplicación <ul><li>A un individuo se le hace inhalar primero helio y pasado un rato xenón. Con el gas en la boca le pide que hable con normalidad, pero nota un cambio notable en su voz en ambos casos. ¿Cuál es la frecuencia del sonido emitido en ambos casos si el sonido que emite en el aire es un DO (256 Hz) ? </li></ul><ul><li>Solución </li></ul><ul><li>Como la longitud de onda de la onda sonora depende de las cuerdas vocales, se tiene que: </li></ul>~FA
  4. 4. Percepción del sonido
  5. 5. Dispositivos para mejorar la capacidad auditiva
  6. 6. Ejercicio de aplicación <ul><li>El modelo de von Helmholtz para la audición supone que la membrana basilar entre en resonancia, como si se trasmitiesen ondas transversales sobre un conjunto de cuerdas sometidas a la misma tensión pero de longitud y densidad lineal variables – como las de un arpa-. Supongamos que la tensión es T=10 3 N y la densidad del aire es μ =1 kg/m -1 . Evaluar el espesor máximo y mínimo de la membrana si ha de captar sonidos entre 400 y 20 000 Hz . </li></ul>¿Se podrán captar sonidos en los extremos del espectro estudiado si se sabe que el espesor máximo dé la membrana es de 1,0 mm ?
  7. 7. Fenómenos ondulatorios <ul><li>Reflexión y Refracción. Cuando una onda alcanza la superficie de separación de dos medios de distinta naturaleza se producen, en general, dos nuevas ondas, una que retrocede hacia el medio de partida y otra que atraviesa la superficie límite y se propaga en el segundo medio. El primer fenómeno se denomina reflexión y el segundo recibe el nombre de refracción . </li></ul><ul><li>En el caso de las ondas sonoras, la reflexión en una pared explica el fenómeno del eco . </li></ul><ul><li>El fenómeno de la refracción supone un cambio en la velocidad de propagación de la onda, cambio asociado al paso de un medio a otro de diferente naturaleza o de diferentes propiedades. Este cambio de velocidad da lugar a un cambio en la dirección del movimiento ondulatorio. Como consecuencia, la onda refractada se desvía un cierto ángulo respecto de la incidente. </li></ul>
  8. 8. Fenómenos ondulatorios <ul><li>Difracción e Interferencia . Las ondas son capaces de traspasar orificios y bordear obstáculos interpuestos en su camino. Esta propiedad característica del comportamiento ondulatorio puede ser explicada como consecuencia del principio de Huygens y del fenómeno de interferencias. Así, cuando una fuente de ondas alcanza una placa con un orificio o rendija central, cada punto de la porción del frente de ondas limitado por la rendija se convierte en foco emisor de ondas secundarias todas de idéntica frecuencia. Los focos secundarios que corresponden a los extremos de la abertura generan ondas que son las responsables de que el haz se abra tras la rendija y bordee sus esquinas. </li></ul><ul><li>En los puntos intermedios se producen superposiciones de las ondas secundarias que dan lugar a zonas de intensidad máxima y de intensidad mínima típicas de los fenómenos de interferencias. </li></ul>
  9. 9. Ecolocación <ul><li>Es el cálculo de la distancia de un objeto a partir del tiempo que tarda una onda sonora en regresar al punto de emisión. </li></ul><ul><li>Es un fenómeno usado por radares y murciélagos para determinar la ubicación de su presa. </li></ul>Georgia Museum of Natural History
  10. 10. Ejercicio de aplicación <ul><li>Cierto tipo de murciélago emite pulsos de ultrasonidos con una gama de 40 y 80 kHz y con una duración de alrededor de 2,0 ms (a) ¿Cuál es la gama de longitudes de onda que emite el animal? (b) ¿Cuánto tiempo tarda el murciélago en “oír” una señal que le llega reflejada desde una pared situada a 2,50 m de distancia? (c) Se ha determinado que este animal puede discriminar distancias mínimas de 1,20 cm, ¿cuál es el tiempo que tarda en procesar una señal auditiva?. La velocidad en el aire es: v aire =344 m/s . </li></ul><ul><li>Solución </li></ul>(b y c) (a)
  11. 11. Ultrasonido <ul><li>Los equipos de ultrasonido transmiten pulsos de sonido de alta frecuencia ( 1 a 5 MHz ) al cuerpo con ayuda de una sonda. </li></ul><ul><li>Las ondas viajan al interior del cuerpo e impactan sobre las interfases (piel - cartílago; cartílago - hueso). </li></ul><ul><li>Algunas ondas se reflejan a la sonda, mientras que otras ondas atraviesan el medio hasta llegar a otra interfase y reflejarse. </li></ul><ul><li>Las ondas reflejadas son recogidas en la sonda y enviadas a una máquina. La máquina calcula la distancia de la sonda hasta el órgano tomando como referencia la velocidad del sonido en el tejido humano ( 1 540 m/s ) y el tiempo que tarda en eco en ser detectado (usualmente del orden de millonésima de segundo). </li></ul><ul><li>La máquina produce un registro bidimensional de las distancias asignando un tono de gris a las diferentes distancias y produciendo así imágenes como la que se muestra. </li></ul>Imagen por ultrasonido de feto de 12 semanas http://health.howstuffworks.com/ultrasound2.htm
  12. 12. Ejercicio de aplicación <ul><li>En ecografía se llegan a usar ultrasonidos de hasta 3 MHz. ¿Cuál es el límite teórico de resolución de esa técnica? (Velocidad de propagación del sonido en el agua v agua = 1 500 m/s ). </li></ul><ul><li>Límite de resolución: d ~ λ </li></ul><ul><li>Solución </li></ul>
  13. 13. Ultrasonido Doppler <ul><li>Las propiedades de las ondas se modifican cuando el emisor se está moviendo: la frecuencia de propagación cambia si la fuente va al encuentro del receptor o se aleja de él. </li></ul><ul><li>Esto significa que podría determinarse la velocidad de un cuerpo a partir del análisis del eco que genera. </li></ul>El efecto Doppler por ultrasonido se usa para medir la velocidad del flujo sanguíneo al interior del corazón.
  14. 14. Casos <ul><li>Cuando el receptor se mueve. </li></ul><ul><li>El receptor se acerca a la fuente: </li></ul><ul><li>El receptor se aleja de la fuente: </li></ul><ul><li>Cuando el emisor se mueve. </li></ul><ul><li>Emisor acercándose al receptor: </li></ul><ul><li>Emisor alejándose de la fuente </li></ul>
  15. 15. Ejercicio de aplicación <ul><li>Un móvil se desplaza a una velocidad de 10 m/s hacia una alarma que emite un sonido con una frecuencia de 5 000 Hz . a) ¿Qué frecuencia escucha cuando se acerca?; b) ¿y cuando se aleja? ( v aire =344 m/s ) </li></ul><ul><li>Solución </li></ul><ul><li>Cuando se acerca: </li></ul><ul><li>Cuando se aleja </li></ul>
  16. 16. Ejercicio de aplicación <ul><li>Un barco de estudios oceanográficos sitúa un receptor de sonido dentro del agua para captar el sonido de los delfines. Éstos emiten frecuencias de 10 000 Hz y se mueven a una velocidad de 10 m/s , paralelamente al barco. Hállese la variación de frecuencia: (a) cuando se acercan hacia el barco; (b) cuando se alejan. Velocidad del sonido en el agua : v agua =1 100 m/s. </li></ul><ul><li>Solución </li></ul><ul><li>Cuando se acerca (emisor acercándose a receptor) </li></ul><ul><li>Cuando se aleja </li></ul>
  17. 17. Ondas de choque <ul><li>Las ondas de choque se producen cuando un objeto se mueve en un medio a una velocidad superior a las ondas que produce. Las ondas generadas por el movimiento del objeto en estas condiciones, nunca se propagan delante de él, sino que lo hacen hacia atrás ya que el objeto se mueve igual o más rápido que ellas. </li></ul>http://azorero.blogspot.com/2007/04/ondas-de-choque.html
  18. 18. Litotricia <ul><li>La litotricia extracorpórea es un procedimiento moderno, eficaz, no invasivo e indoloro que consiste en desintegrar el cálculo por medio de ondas de choque hasta dejar fragmentos pequeños, de tal manera que puedan ser expulsadas a través del tracto urinario. </li></ul>http://www.consumer.es/web/es/salud/investigacion_medica/2006/04/11/150919.php

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