Sonido_Audicion_Biofisica2020final

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MOVIMIENTO OSCILATORIO. 
SONIDO. AUDICIÓN
 
Seminario de la Cátedra de Física Biológica
Medicina – Fac. Cs. Médicas – U.N.R.
2020
JTP. Médico Hematólogo Luis Cinara 
¿Qué es una onda?
Una onda es una perturbación que se propaga en un medio
Cresta: punto de máxima amplitud.
Valle: punto más bajo de la onda.
Amplitud: es un medida de la variación entre el punto más alejado de una onda y el punto de equilibrio.
Nodo: punto donde la amplitud = 0
 : Longitud de onda (m) → distancia entre dos puntos consecutivos equivalentes.
T : Período (s) → tiempo transcurrido entre dos puntos equivalentes de la onda.
f : Frecuencia (Hz) → número de oscilaciones por unidad de tiempo.
v : Velocidad de propagación (m/s) → espacio longitudinal recorrido por unidad de tiempo.
En física, una perturbación es un hecho breve o pequeño que modifica y altera el orden o la quietud de un ser o una cosa. Puede ser expresada en forma aproximada mediante ecuaciones matemáticas.
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Clasificación de las ondas
Según el medio de propagación
Ondas mecánicas
Ondas electromagnéticas
Sí necesitan un medio 
para propagarse
No necesitan un medio 
para propagarse
▪ Sólido: vibración en una cuerda 
▪ Líquido: ondas en un estanque
▪ Gas (aire): el sonido (ondas sonoras) 
▪ Vacío: luz visible, ondas de radio, 
 microondas, infrarrojo, ultravioleta, 
 rayos X, rayos gamma 
Espectro electromagnético
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Clasificación de las ondas
Según el movimiento de las partículas
Ondas longitudinales
Ondas transversales
Dirección de propagación
paralela
dirección de la perturbación
Dirección de propagación
perpendicular
dirección de la perturbación
▪ Ondas elásticas (mecánicas)
 - Ondas sonoras (aire/agua)
 - Ondas sísmicas 
▪ Ondas mecánicas (existe vibración)
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Clasificación de las ondas
Según la dimensión de propagación
Ondas unidimensionales
Ondas 
bidimensionales
Ondas 
tridimensionales
ondas superficiales
ondas esféricas
▪ Ondas sonoras
▪ Ondas electromagnéticas
▪ Ondas mecánicas
▪ Ondas mecánicas
Las dimensiones espaciales – anchura, altura y profundidad – son las más fáciles de comprender. Una línea horizontal existe en una dimensión porque sólo tiene longitud; un cuadrado es bidimensional porque tiene longitud y ancho. Será una forma tridimensional, por ejemplo un cubo, si añadimos profundidad.
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¿Qué es el sonido?
Es un fenómeno físico producido por la vibración de algún cuerpo material, estas oscilaciones sólo en algunos casos serán escuchadas a través de nuestros oídos. 
Características
Es una onda sinusoidal, mecánica, longitudinal y tridimensional producida por la vibración de un medio elástico, que se transmite como variación de la presión en el medio de propagación. 
Se caracteriza en base a algunos parámetros fundamentales:
Intensidad
Frecuencia	
Calidad de sobretonos
Duración
Velocidad de propagación
Intensidad sonora
La intensidad sonora es la potencia transferida por una onda sonora por unidad de área a la dirección de propagación de la onda.
Unidades: W/m2
 Potencia es la cantidad de energía utilizada por unidad de tiempo.
Intensidad
Es la característica que permite distinguir si un sonido es fuerte o débil. Está directamente relacionado con la amplitud:
Sonidos fuertes, amplitudes grandes.
Sonidos débiles, amplitudes pequeñas.
También es posible asociar la intensidad y amplitud con la cantidad de energía transportada:
A mayor intensidad o amplitud, mayor energía transportada
Variación de intensidades sonoras
La relación de cuadrado inverso significa que un sonido que está el doble de lejos es un cuarto de intenso, y el que está tres veces más lejos tiene un noveno de intensidad.
I1
I2
r1
r2
Potencia constante P
Nivel de intensidad (decibeles)
Debido al amplio rango de intensidades sonoras (de 1 x 10-16 W/cm2 a 1 W/cm2), se define una escala logarítmica como el nivel de intensidad en decibeles:
Nivel de intensidad
decibeles (dB)
Donde I(dB) o b es el nivel de intensidad (en decibeles) de un sonido de intensidad es I y teniendo como intensidad de referencia a I0 = 1 x 10-16 W/cm2 (mínima intensidad audible normal).
I(dB)
Intensidad
	Fuente sonoro	dB
	Silencio absoluto	0
	Hojas de árbol movidas por la brisa	20
	Radio o televisión	40
	Conservación común	60
	Tráfico urbano intenso	70
	Persona gritando	90
	Obra de construcción urbana	100
	Umbral de sensación dolorosa	120
Comparación de dos sonidos
Con frecuencia dos sonidos se comparan por niveles de intensidad. Pero recuerde: los niveles de intensidad son logarítmicos. 
¡Un sonido que es 100 veces más intenso que otro sólo es 20 dB mayor!
60 dB = 1 x 10-10 W/cm2
Fuente A
80 dB = 1 x 10-8 W/cm2
Fuente B
IB = 100 IA
Frecuencia
La frecuencia de una onda sonora es el número de veces que una vibración se repite por unidad de tiempo (s). 
Unidades: 1/s = cps = Hz
Una vibración se produce cuando ondas elásticas que tensan y deforman el medio se propagan. Podemos decir que las vibraciones son movimientos de las partículas que se repiten en torno a su posición de equilibrio. Entendiendo por posición de equilibrio a la posición de la partícula resultante cuando la fuerza es nula.
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Frecuencia
Permite distinguir cuando un sonido es más agudo o grave que otro. 
Tiene relación directa con el tono con que se percibirá una onda sonora.
Para sonidos agudos, frecuencias altas.
Para sonidos graves, frecuencias bajas.
El tono aumenta si aumenta la frecuencia y viceversa.
Calidad de sobretonos – Forma de la onda
La forma de onda viene determinada por la suma de los armónicos, que son una serie de vibraciones subsidiarias, que acompañan a una vibración primaria o fundamental del movimiento ondulatorio.
Timbre
Se llama timbre a la propiedad de la sensación auditiva que permite diferenciar un sonido de otro, sea este musical o no, según su composición en sobretonos, lo que nos permite distinguir entre distintas fuentes emisoras.
Diapasón
Flauta
Voz
Violín
Diferente espectro 
Igual frecuencia fundamental
Velocidad de propagación
Depende del medio en el cual se propaga el sonido, destacando dos factores: la densidad y la temperatura del medio, por lo que cualquier variación de estos factores altera la velocidad de propagación.
Se llama velocidad de propagación a la distancia recorrida por la onda por unidad de tiempo.
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Velocidad de propagación
¿Cómo explicaría que un sonido se transmite más rápido en un sólido que en un líquido?
	Medio	Temperatura	Velocidad
	Aire	0ºC	331 m/s
	Aire	15ºC	340 m/s
	Agua	25ºC	1.493 m/s
	Madera	20ºC	3.900 m/s
	Acero	15ºC	5.100 m/s
El medio sólido es más elástico
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Audición
Definición
La audición constituye los procesos psicofisiológicos que proporcionan al ser humano la capacidad percibir un sonido.
La percepción es la manera en la que el cerebro interpreta los estímulos sensoriales que recibe a través de los sentidos para formar una impresión consciente de la realidad física de su entorno.
Proceso de la audición
Primera transducción: las ondas sonoras hacen vibrar la membrana timpánica. 
La energía es transferida a los huesecillos del oído medio
Segunda transducción: el estribo mediante la membrana oval crea ondas en el líquido coclear.
Tercera transducción: las ondas en el líquido hacen vibrar la membrana basilar, las células ciliadas se inclinan.
Cuarta transducción: en las neuronas sensitivas se producen potenciales de acción que discurren a través del nervio coclear hasta el cerebro.
La energía se transfiere del conducta coclear al timpánico y se disipa por medio de l a ventana redonda.
Amplificación
Diferentes frecuencias
PSICOFÍSICA DE LA AUDICIÓN
Parala psicofísica, el sonido es una sensación desencadenada por la recepción de la energía acústica a través de estructuras específicas en el ser humano. 
Como su nombre lo indica, implica entre otras cosas, el juicio subjetivo del sujeto. 
Ley de Weber y Flechner 
Establece, para las percepciones subjetivas, que la sensación aumenta en forma lineal, cuando la propiedad física que la estimula aumenta en forma exponencial. 
Esto significa que la sensación está relacionada logarítmicamente con el estímulo. 
Así:
Para que la sensación se duplique: S2 = 2 x S1
es necesario que el estímulo crezca 100 veces: E2 = 102 x E1 
Sensación
Intensidad del estímulo
Cualidades sonoras
	Magnitud física	Medida física	Denominación
psicofisiológica	Expresión
subjetiva
	Frecuencia	Ciclos/segundo o Hz	Altura tonal o Tono	Agudo – grave
Alto – bajo
	Intensidad	Decibeles	Sonoridad	Fuerte – Intenso
Suave – Débil
	Composición en
sobretonos	Combinación de
ciclos/segundo	Timbre	Cualidad sonora
Identificación
Campo de la sensación auditiva
Es el área delimitada por el umbral de audición y el umbral de disconfort, también se puede llamar zona de sensación auditiva o área de audición.
El campo auditivo humano está comprendido entre una presión acústica de 0,02 mPa (0 dB SPL) a 20 Pa (120 dB SPL). Esto sólo es cierto que para las frecuencias comprendidas entre 0,5 y 8 kHz, donde la sensibilidad del oído es mejor. Para las frecuencias inferiores o superiores, se pone de manifiesto que se requiere una presión acústica mucho mayor para alcanzar el umbral de audición.
SLP =sound pressure level.
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Sonoridad
La sonoridad es una medida subjetiva de la intensidad con la que un sonido es percibido por el oído humano.
La mínima intensidad audible recibe el nombre de umbral absoluto de intensidad. Este umbral depende de la frecuencia: para 1.000 Hz o 1KHz (frecuencia que se toma como referencia), la mínima intensidad audible es de 10-16 watt/cm2 que corresponde a 0 dB.
El fon (o fonio) está definido arbitrariamente como la sonoridad de un sonido senoidal de 1 kHz con un nivel de presión sonora (intensidad) de 0 dB SPL. Así, 0 dB es igual a 0 fon y 120 dB es igual a 120 fon.
Las curvas isofónicas son curvas de igual sonoridad. Estas curvas calculan la relación existente entre la frecuencia y la intensidad (dB) de dos sonidos para que éstos sean percibidos como igual de fuertes
El son (o sonio), es capaz de establecer la relación real de sonoridad de sonidos diferentes.
El son está definido arbitrariamente como la sonoridad de un sonido senoidal de 1 kHz con un nivel de presión sonora (intensidad) de 40 dB SPL
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Curva de sonoridad
Intensidad [dB]
Curva isofónica
40db; 50Hz
inaudible
120db; 3000hz
Inaudible; dolor
60db; 80hz
25db; 4000hz
Isofónicos: 30 fones
80db; 80hz; 70 fones
80db; 7000hz; 80 fones
Igual IR: 80db; distinta sonoridad
Audiometría - Audiograma
La Audiometría es un examen que tiene por objeto registrar las alteraciones de la audición en relación con los estímulos acústicos, resultados que se anotan en un gráfico denominado audiograma.
vía aérea: la producida por sonidos que ingresan al oído por el conducto auditivo externo y atraviesan el oído medio. 
vía ósea: es aquella en la cual los sonidos llegan al oído interno a través del hueso.
Permite evaluar:
Audiograma
 El audiograma es un gráfico en el que se representa la pérdida auditiva de una persona. En el eje horizontal se representan la frecuencia (en Hz) y en el vertical la intensidad (en dB). La normalidad se representa con una horizontal que corresponde a una pérdida auditiva de 0 dB  10 ó 15 dB (según las circunstancias de la medición)
Muchas gracias
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P
I
A
=
1
2
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P
I
r
p
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2
2
4
P
I
r
p
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