Acústica en la Medicina

Acústicaen la Medicina

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.

www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-04-Acustica-Version-04.09

Dr. Willy H. GerberInstituto de Física

Universidad AustralValdivia, Chile

Sonido es una variación de densidad en el aire que se propaga a la velocidad c:

Que es sonido?


Si un objeto oscila su superficie comprime o expande el aire en su cercanía.

Como se genera?


Si la membrana oscina con una frecuencia el aire lo hará de la misma forma.

Alta presión

Baja presión

La distancia entre dos máximos o mínimos de presión se denomina largo deonda λ [m]:

Definición de largo de onda, frecuencia y relaciones


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]

Creando cambios de presión por control de flujo:

Como generamos sonido


Laringe

Cambio de diámetro = variación de presión

+ Modulación vía cavidad bucal y nasal

La estructura del oído:

Como escuchamos sonido


CócleaCanal auditivo

Canales semicirculares (equilibrio)

Tímpano

23500 receptores30000 nervios

40% dañando al llegar a los 65 años

Membrana Basilar

Amplitud máxima del movimiento de una partícula del gas

Parámetros de la onda acústica


[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:

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



Densidad de energía acústica de una onda en función de la densidad ρ [kg/m3] (ejemplo aire 1.29 kg/m3)

[J/m3]

Intensidad acústica (flujo de energía – análogo al calculo del flujo de momento)

[W/m2]

Reducción por distancia

r

(energía cinética)

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

Auto 10 60-80

Calle con mucho trafico 10 80-90

Martillo de percusión 1 100

Avión jet 100 100-140

Rifle 1 140

Avión jet 30 150

Daño por exposición

Continua(85 dB)

Puntual(120 dB)

Si definimos I0 como la intensidad que escuchamos mejor

Capacidad auditiva


Redu

cció

n de

la c

apac

idad

aud

itiva

[dB]

Frecuencia [Hz]

Cada nota tiene una frecuencia. Las notas fundamentales se establecen Como relaciones. Cada nota base tiene sus harmónicas.

Notas


Frec

uenc

ias [

Hz]

Cuando escuchamos decepcionamos el sonido original y múltiples reflexiones:

El eco


Si Δt > 0.07 – 0.1 s se percibe como eco. Esto equivale a una diferencia de 23.17 a 31.10 m.

Amplificación por medio de resonancias de objetos de largo L

La resonancia


Impulso mediante impulso oportuno.

Todos somos tenores bajo la ducha,resonancia bajo la ducha.

L/2

L/4 L/4

L/6 L/6 L/6

Amplificación por medio de resonancias

La resonancia


Las ondas acústicas no generan “sombra”, son capaces de rodear objetos

Ondas y espacio


Capacidad de orientarsepor comprensión delpatrón acústico.

La frecuencia varia según la velocidad relativa entre dos cuerpos

Efecto Doppler


Contacto

Dr. Willy H. [email protected]

Instituto de FisicaUniversidad Austral de ChileCampus Isla TejaCasilla 567, Valdivia, Chile


mailto:[email protected]

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