propagadas en el medio aéreo funciona mal bajo el agua. Esta circunstancia se debe a que la impedancia acústica del agua es 1000 veces mayor, aprox...

propagadas en el medio aéreo funciona mal bajo el agua. Esta circunstancia se debe a que la impedancia acústica del agua es 1000 veces mayor, aproximadamente, que la del oído medio, razón por la cual el sonido, prácticamente por completo, se refleja de la membrana del tímpano. La falta de acomodación del oído humano para percibir los sonidos subacuáticos motivó la opinión de nuestros antepasados que consideraban que el mundo subacuático es el mundo del silencio. De aquí proviene también la expresión «mudo como el pez». Incluso la propia idea de que los peces pueden comunicarse con la ayuda de los sonidos obtuvo el amplio reconocimiento de los científicos tan sólo en la década del cuarenta de siglo XX, cuando el desarrollo de la flota submarina dio lugar a la creación de sistemas hidroacústicos especiales. Sin embargo, ya Leonardo de Vinci propuso escuchar los sonidos subacuáticos apretando el oído contra el remo sumergido en el agua. La impedancia acústica de la madera húmeda es próxima a la del agua, y el estrechamiento del remo en la dirección desde la pala hacia el puño lo convierte en «transductor» de la presión análogo al oído medio. Todos estos hechos conducen a que las ondas sonoras subacuáticas, experimentando una reflexión insignificante, se propagan por el remo y llegan al hueso del cráneo cerca del oído; las vibraciones de este hueso provocan las vibraciones correspondientes del líquido en el oído interno y las sensaciones acústicas. Los pescadores que recurren a este método para escuchar los sonidos subacuáticos conocen que los peces son tremendos charlatanes. El oído de las ballenas y de los delfines está adaptado perfectamente para escuchar los sonidos del mar. La unión de los huesecillos del oído entre sí y las dimensiones de dichos huesecillos en el organismo de estos mamíferos marinos (a diferencia de los mamíferos terrestres) son tales que la amplitud de las vibraciones de la membrana de la ventana oval supera considerablemente la amplitud de las vibraciones de la membrana del tímpano. Como resultado, la impedancia acústica del oído al nivel de la membrana del tímpano aumenta, aproximándose a la impedancia del agua. De este modo, el oído medio de las ballenas y de los delfines, al igual que el de los animales terrestres, tiene el valor de la impedancia acústica próximo a la impedancia del medio que se escucha, lo que permite transmitir al oído medio energía acústica mayor. La estructura óptima del oído medio y la alta sensibilidad de las células pilosas del oído interno dan la posibilidad, a muchos animales, de percibir tales vibraciones acústicas de baja amplitud que se hallan fuera de los límites de sensibilidad de los sistemas acústicos modernos. Así, por ejemplo, la intensidad mínima del sonido que es capaz de captar el oído humano constituye cerca de 10-12 W/m2 para la frecuencia de 3 kHz, y la intensidad máxima del sonido que el oído aún es capaz de soportar se encuentra cerca de 1 W/m2. Con el fin de formar la idea acerca de la sensibilidad de nuestro oído hallemos, valiéndonos de las fórmulas (28) y (30), la amplitud media correspondiente (Amin) de los desplazamientos sinusoidales de las moléculas de aire en la onda sonora que se propaga. La sustitución I =10-12 W/m2, r = 1,3 kg/m3, c = 330 m/s y f = 3·103 s-1 da para Amin un valor próximo a 10-11 m. Para comparar señalemos que el diámetro del átomo de hidrógeno es igual a 10-10 m, aproximadamente. De este modo, la amplitud media mínima de los desplazamientos sinusoidales de las moléculas de aire en la onda sonora que percibimos todavía como sonido, constituye tan sólo una décima del diámetro del átomo de hidrógeno. A todas luces, no habríamos ganado nada si nuestro oído hubiera llegado a convertirse en varias veces más sensible, puesto que con una sensibilidad tan grande este órgano habría comenzado a percibir los movimientos térmicos fortuitos de las moléculas de aire. En este caso habríamos oído los sonidos que nos interesaban sobre el fondo de un zumbido constante, el llamado «ruido blanco», que no incluía ninguna información útil. Para evaluar la fuerza (la intensidad) del sonido L, además de la expresión (28), se utiliza con frecuencia la magnitud igual a L = 20 log P/Pmin donde P es la amplitud de la presión acústica de la onda dada, y Pmin, la amplitud de la presión acústica correspondiente al umbral de audibilidad medio del hombre. La magnitud L es adimensional, pero con el fin de distinguirla de otras magnitudes adimensionales a ésta se le ha conferido la dimensión de decibel (dB). En la tabla 5 se dan los valores de L correspondientes a los diferentes valores de P Tabla 5 Intensidad del sonido y amplitud de la presión acústica Amplitud de la presión acústica N/m2 Intensidad el sonido dB A qué corresponde en la vida 2·103 160 Lesiones mecánicas de la membrana del tímpano 2·102 140 Umbral de dolor del oído 2 100 Taller de una planta en funcionamiento, automóvil 2·10-2 60 Ruido en una oficina, conversación 2·10-3 20 Una habitación muy silenciosa 2·10-5 0 Umbral de audibilidad Se descubrió que cuando la intensidad del sonido constituye cerca de 60 dB o más, el hombre puede distinguir dos sonidos de diferente fuerza solamente en el caso de que su intensidad se diferencia más que en 0,5 dB. Siendo la intensidad del sonido igual a 30 dB, aproximadamente, el hombre distingue los sonidos cuando su intensidad se diferencia más que en 1 dB. Y, finalmente, cerca del umbral de audibilidad podemos distinguir dos tonos acústicos de igual frecuencia tan sólo si la diferencia en su intensidad es no menor que 6 dB. ¡Eh! ¿Dónde estás? Para muchos animales es importante no solamente oír el sonido, sino también determinar de dónde éste proviene. Existen dos métodos principales para determinar la dirección hacia la fuente de sonido, y ambos requieren que se utilicen dos receptores acústicos (oídos). Uno de los métodos de determinación de la dirección hacia la fuente de sonido: Dt = DL/c = (b/c) sen Q El primer método consiste en determinar el retardo temporal de la llegada de un mismo componente de la onda sonora a dos oídos. Es evidente que cuanto mayor será el valor de este retardo, tanto mayor será el ángulo que la dirección hacia la fuente de sonido forma con la línea media de la cabeza. Tratándose del hombre, la distancia entre los oídos es igual, en promedio, a 0,17 m, aproximadamente. Debido a ello, el valor máximo del retardo (cuando la onda sonora se propaga perpendicularmente al plano medio de la cabeza) es Dtmax = 0,17/330 = = 5·10-4 s. Es en verdad sorprendente la capacidad de nuestros oídos y del cerebro que trabajan mancomunadamente de captar los retardos del sonido que constituyen menos de 10-4 s. Las personas entrenadas pueden, por ejemplo, determinar la desviación de la fuente de sonido respecto al plano medio, siendo el ángulo menor que 1 ó 2°, o sea, pueden captar el retardo temporal de cerca de 10 μs. Es evidente que semejante método de determinación de la dirección hacia la fuente de sonido resulta ser más útil para los animales grandes cuyos oídos están bastante apartados uno del otro. El segundo método consiste en la medición de la diferencia en la intensidad del sonido que llega a uno y otro oído. Para las vibraciones acústicas con la longitud de onda menor que 15 cm (la frecuencia es mayor que 2 kHz) la cabeza del hombre representa un obstáculo considerable. Debido a ello detrás de la cabeza se forma la sombra acú