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.
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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?
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Si un objeto oscila su superficie comprime o expande el aire en su cercanía.
Como se genera?
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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
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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
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Laringe
Cambio de diámetro = variación de presión
+ Modulación vía cavidad bucal y nasal
La estructura del oído:
Como escuchamos sonido
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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
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[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:
Parámetros de la onda acústica
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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
Parámetros de la onda acústica
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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
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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
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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
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Frec
uenc
ias [
Hz]
Cuando escuchamos decepcionamos el sonido original y múltiples reflexiones:
El eco
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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
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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
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Las ondas acústicas no generan “sombra”, son capaces de rodear objetos
Ondas y espacio
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Capacidad de orientarsepor comprensión delpatrón acústico.
La frecuencia varia según la velocidad relativa entre dos cuerpos
Efecto Doppler
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Contacto
Dr. Willy H. [email protected]
Instituto de FisicaUniversidad Austral de ChileCampus Isla TejaCasilla 567, Valdivia, Chile
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