UACH Lecture, Fall 2008 UACH Lecture, Fall 2009

1. 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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2. Que es sonido?
Sonido es una variación de densidad en el aire que se propaga a la
velocidad c:
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3. 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
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4. 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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5. 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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6. Como escuchamos sonido
La estructura del oído:
Canales semicirculares (equilibrio)
Tímpano Cóclea
Canal auditivo
23500 receptores
30000 nervios
Membrana Basilar
40% dañando al llegar
a los 65 años
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7. 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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8. 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
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9. 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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10. 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 Daño por
exposición
Auto 10 60-80
Calle con mucho trafico 10 80-90 Continua
(85 dB)
Martillo de percusión 1 100
Avión jet 100 100-140 Puntual
Rifle 1 140 (120 dB)
Avión jet 30 150
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11. Capacidad auditiva
Si definimos I0 como la intensidad que escuchamos mejor
Reducción de la capacidad auditiva [dB]
Frecuencia [Hz]
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12. Notas
Cada nota tiene una frecuencia. Las notas fundamentales se establecen
Como relaciones. Cada nota base tiene sus harmónicas.
Frecuencias [Hz]
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13. 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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14. La resonancia
Amplificación por medio de resonancias de objetos de largo L
Impulso mediante impulso oportuno.
L/2
L/4 L/4
Todos somos tenores bajo la ducha,
resonancia bajo la ducha.
L/6 L/6 L/6
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15. La resonancia
Amplificación por medio de resonancias
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16. 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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17. Efecto Doppler
La frecuencia varia según la velocidad relativa entre dos cuerpos
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18. Contacto
Dr. Willy H. Gerber
wgerber@gphysics.net
Instituto de Fisica
Universidad Austral de Chile
Campus Isla Teja
Casilla 567, Valdivia, Chile
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