Biofísica del sonido

BIOFÍSICA DEL SONIDO

Universidad de Sucre
Facultad Ciencias de la Salud
Programa de Medicina

Andrea Carrascal Herazo; Lina Merlano Romero; Hebe Burgos Romero; Luis Alfredo Caraballo

BIOFISICA DEL SONIDO

¿Qué es el sonido?
Origen del sonido

Medio sustrato material

Aparato auditivo

Propagación del sonido

Sonidos intensos
Sonidos agudos

Fino movimiento
(vibración)
(-) Graves
(+) Agudos

≠ velocidad de vibración


¿Qué es el sonido?

El sonido es una perturbación que se propaga en forma de onda, alterando de tal
forma la posición instantánea de las moléculas constituyentes de un medio, que estas
sufren desplazamientos paralelos a la perturbación, en un intervalo muy corto de
tiempo, retornando nuevamente a la posición anterior una vez que el fenómeno ha
cesado.

Una onda es una
perturbación que se
propaga desde el punto en
que se produjo hacia el
medio que rodea ese punto

Longitudinales
Mecánicas
Onda

Transversales
Electromagnéticas

-Medio de propagación.
-La velocidad depende
del medio.
-Movimientos
oscilatorios en el medio.
Ej: ondas en cuerdas,
ondas sonoras

Longitudinales

Dirección paralela

Transversales

Dirección perpendicular

Mecánicas


Onda


Cualidades del sonido
Intensidad

Es la cantidad de sonido que emite un objeto al vibrar. Cuanto más
fuerte es el sonido, más amplitud tiene la onda. La intensidad sonora
que hay en un lugar determinado se mide en decibelios (dB).
Esta relacionada directamente con la magnitud física “Intensidad de la
onda”.


Tono

Esta relacionada directamente con la magnitud física “frecuencia”. Los
sonidos graves son los de frecuencia baja y los sonidos altos son los de
gran frecuencia.


Timbre

Cualidad que nos permite distinguir el sonido producido por instrumentos diferentes. La
onda resultante tiene una forma diferente. Esto ocurre porque la onda que produce cada
instrumento es la suma de la onda del tono principal (la que determina la altura del sonido)
y otras ondas más pequeñas generadas por ésta, que se denominan armónicos. El resultado
final es una onda formada por varias ondas.

ESTRUCTURA DEL OIDO



Reúne las ondas sonoras que
entra al conducto auditivo
externo

Desemboca en el tímpano.
Tiene unos 2,7 cm de long. y
un diámetro promedio de 0,7
cm

El tímpano es una membrana
que es puesta en movimiento
por la onda que la alcanza

OIDO EXTERNO

Caja timpánica
• Contiene la cadena de huesecillos
• Las variaciones de presión producidas por las ondas sonoras sobre el
tímpano determinan movimientos de la cadena de huesecillos que se
comunican al oído interno por medio del estribo el cual efectúa un
movimiento de balanceo de la ventana oval, enviando ondas de
presión al fluido coclear

OIDO MEDIO

Laberinto óseo  Contiene la perilinfa
• Vestíbulo: porción central
• Cóclea
• Canales semicirculares
Laberinto membranoso  endolinfa

OIDO INTERNO


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.

MECANISMO DE LA AUDICIÓN

• 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.


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.


• 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.



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.



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.


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


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.


Microfónica coclear
• Como respuesta a la estimulación acústica se generan potenciales a
nivel de la cóclea en forma inmediata.

• Son producidos por las inflexiones de los cilios de las células ciliadas
debido a la vibración de la membrana.
• Estos generan una corriente que no constituyen impulsos nerviosos
sino potenciales propios de la cóclea.


Ondas Viajeras
• La onda produce una presión del estribo a la ventana oval,
transmitiéndola al oído medio.
• La inflexión de la membrana bacilar se produce ya que la onda no
tiene tiempo de recorrer el espacio entre la membrana oval hasta la
membrana redonda.
• Su tensión elástica inicia una onda que viaja a lo largo de la ventana.


Ondas Viajeras
• Los diversos segmentos de la
membrana bacilar tienen distintas
frecuencias naturales
• Cuando hay resonancia con la
frecuencia, se reforzará en ése sitio.
• Las frecuencias altas, medianas y
bajas harán vibrar las porciones
basal, medial y helicotrémica
respectivamente.


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 12000 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.


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.


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


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.


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.


Efectos biológicos de los Haces
Ultrasónicos.
• Efectos térmicos: la absorción del sonido en un medio material
sigue una ley exponencial:
“Una fracción idéntica de energía incidente se absorberá por cada capa de
igual espesor”
•

La atenuación del has supone una entrega de energía al medio,
la cual produce un aumento de la temperatura local, que puede
ser importante para haces de elevada intensidad.

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