Biofísica del sonido
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BIO
FÍS
ICA
DEL S
ON
IDO
Universidad de Sucre Facultad Ciencias de la
SaludPrograma de Medicina
Andrea Carrascal Herazo; Lina Merlano Romero; Hebe Burgos Romero; Luis Alfredo Caraballo
¿Qué es el sonido?
Origen del sonido Medio sustrato material
Aparato auditivo
BIOFISICA DEL SONIDO
Propagación del sonido
Sonidos intensos Fino movimiento
(vibración)
Sonidos agudos (-) Graves ≠ velocidad de vibración
(+) Agudos
¿Qué es el sonido?
BIOFISICA DEL SONIDO
El sonido es una perturbación que se propaga en forma de onda, alterando de tal forma la posición instantánea de las moléculas constituyentes de un medio, que estas sufren desplazamientos paralelos a la perturbación, en un intervalo muy corto de tiempo, retornando nuevamente a la posición anterior una vez que el fenómeno ha cesado.
Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se
produjo hacia el medio que rodea
ese punto
Onda
Mecánicas
Longitudinales
Transversales
Electromagnéticas
BIOFISICA DEL SONIDO
-Medio de propagación.-La velocidad depende del medio.-Movimientos oscilatorios en el medio.Ej: ondas en cuerdas, ondas sonorasMecánicas
Longitudinales Dirección paralela
Transversales Dirección perpendicular
BIOFISICA DEL SONIDOBIOFISICA DEL SONIDO
BIOFISICA DEL SONIDO
Onda
BIOFISICA DEL SONIDO
Cualidades del sonidoIntensidad
Es la cantidad de sonido que emite un objeto al vibrar. Cuanto más fuerte es el sonido, más amplitud tiene la onda. La intensidad sonora que hay en un lugar determinado se mide en decibelios (dB).
Esta relacionada directamente con la magnitud física “Intensidad de la onda”.
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Cualidades del sonidoTono
Esta relacionada directamente con la magnitud física “frecuencia”. Los sonidos graves son los de frecuencia baja y los sonidos altos son los de gran frecuencia.
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Cualidades del sonidoTimbre
BIOFISICA DEL SONIDO
Cualidad que nos permite distinguir el sonido producido por instrumentos diferentes. La onda resultante tiene una forma diferente. Esto ocurre porque la onda que produce cada instrumento es la suma de la onda del tono principal (la que determina la altura del sonido) y otras ondas más pequeñas generadas por ésta, que se denominan armónicos. El resultado final es una onda formada por varias ondas.
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TR
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IDO
BIOFISICA DEL SONIDO
OIDO EXTERNO
Desemboca en el tímpano. Tiene unos 2,7 cm de long. y un diámetro promedio de 0,7 cm
Reúne las ondas sonoras que entra al conducto auditivo externo
El tímpano es una membrana que es puesta en movimiento por la onda que la alcanza
BIOFISICA DEL SONIDO
Caja timpánica• Contiene la cadena de huesecillos
• Las variaciones de presión producidas por las ondas sonoras sobre el tímpano determinan movimientos de la cadena de huesecillos que se comunican al oído interno por medio del estribo el cual efectúa un movimiento de balanceo de la ventana oval, enviando ondas de presión al fluido coclear
OIDO MEDIO
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Laberinto óseo Contiene la perilinfa• Vestíbulo: porción central• Cóclea• Canales semicirculares
Laberinto membranoso endolinfa
OIDO INTERNO
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MECANISMO DE LA AUDICIÓN
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1. Recepción
• La onda sonora incide sobre el pabellón auditivo, el cual
los transmite.
• Orientación auditiva.
• Su función en la orientación depende de tres factores: la
intensidad del sonido, la fase de las ondas y el tiempo
que tarda la onda en llegar al cerebro.
• El fenómeno de la audición normal en los seres humanos
da lugar a un efecto de difracción de las ondas sonoras.
• Si las ondas sonoras son de gran frecuencia, o la
longitud de onda pequeña frente a las
dimensiones de la cabeza aparece una diferencia
de intensidad entre los sonidos percibidos por
cada oído
• Sí éstos son de baja frecuencia lo que se observa
es una diferencia de fase, es decir, cierta
diferencia de tiempo entre los oídos.
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MECANISMO DE LA AUDICIÓN
BIOFISICA DEL SONIDO
2. Transmisión
• La transmisión del oído se efectúa en primer lugar a través de la cadena de huesecillos
• La onda sonora pasa de un medio aéreo a otro líquido, por lo que es necesario un sistema adaptador, constituido por la cadena ósea.
• Nos permite evaluar las pérdidas que sufre la onda sonora al pasar de un medio a otro.
• La cadena ósea tiene una función protectora, dado que
los músculos del martillo y del estribo reducen la
amplitud de las oscilaciones y protegen al oído interno
frente a los sonidos intensos de baja frecuencia.
• La presión en el tímpano se transmite a la superficie del
tímpano y la del estribo a la ventana oval, lo que
originan las vibraciones en los líquidos del oído interno,
que a su vez estimula las células sensoriales.
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MECANISMO DE LA AUDICIÓN
3. Percepción• Es el resultado de los procesos psicológicos que
tienen lugar en el sistema auditivo central y permiten interpretar los sonidos recibidos.
• La cóclea cumple una función importante en el sentido del oído: transforma los sonidos en mensajes nerviosos y los envía al cerebro. Allí, los pequeños pelos que recubren la cóclea se mueven y agitan. De esta manera, le avisan al cerebro que oyes un sonido.
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MECANISMO DE LA AUDICIÓN
Intensidad acústica subjetiva
• El oído posee un rango de frecuencia de 20 Hz a 20 Khz
• O la intensidad de la onda sonora se define como la energía transportada por segundo en la unidad de área
• O la unidad de intensidad del sonido vatio/cm2.
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Umbral de la audición • El umbral de la audición U se define como el
sonido más débil que puede ser oído por un sujeto
• unidad es el Bel y se le define como el logaritmo del cociente entre la intensidad de un sonido dado I y el umbral de la audición:
Bel= 1g x I/U
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BIOFISICA DEL SONIDO
Resonancia• Cuando una onda incide en un medio con una
frecuencia igual a la frecuencia natural del medio, se produce un refuerzo de la vibración que se llama resonancia
• Consiste en la magnificación de la amplitud.
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Microfónica coclear• Como respuesta a la estimulación acústica se
generan potenciales a nivel de la cóclea en forma inmediata.
• Son producidos por las inflexiones de los cilios de las células ciliadas debido a la vibración de la membrana.
• Estos generan una corriente que no constituyen impulsos nerviosos sino potenciales propios de la cóclea.
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Ondas Viajeras• La onda produce una presión del estribo a la
ventana oval, transmitiéndola al oído medio.
• La inflexión de la membrana bacilar se produce ya que la onda no tiene tiempo de recorrer el espacio entre la membrana oval hasta la membrana redonda.
• Su tensión elástica inicia una onda que viaja a lo largo de la ventana.
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Ondas Viajeras• Los diversos segmentos de la
membrana bacilar tienen distintas frecuencias naturales
• Cuando hay resonancia con la frecuencia, se reforzará en ése sitio.
• Las frecuencias altas, medianas y bajas harán vibrar las porciones basal, medial y helicotrémica respectivamente.
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Audiometría• Agudeza auditiva: es la capacidad del oído de
detectar sonidos de pequeña intensidad.
• Se utiliza un instrumento capaz de emitir tonos puros entre las frecuencias de 100 a 12000 ciclos/seg o hertz denominado audiómetro.
• Este aparato consta de un oscilador productor de ondas sinusoidales puras, conectado a un atenuador. estas ondas pasan a el sujeto por medio de unos audífonos.
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Audiometría• Para la vía ósea se pone en contacto con la apófisis
mastoides un vibrador conveniente.
• Estos datos se grafican en coordenadas cartesianas.
• Existe una gráfica normal del sujeto tipo y sobre estos parámetros se puede determinar la normalidad de audiograma.
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Ultrasonido• Las frecuencias audibles comprende de 20 a
20000 Hz
• Un individuo normal tiene dificultades para oír sonidos mas altos de 20000 Hz, y son denominados ultrasonidos.
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Producción de ultrasonidos
Magnetostricción:
• Cuando se hace actuar un campo magnético intenso sobre una varilla de hierro dulce produce una contracción y dilatación periódica
• Esta vibración de la varilla puede generar ultrasonidos de elevada frecuencia.
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Producción de ultrasonidos
Piezoelectricidad:
• Fue descubierta por los esposos Curie en 1880 y consiste básicamente en la producción de potenciales eléctricos por la compresión brusca de cristales tales como el cuarzo y el tartrato doble de sodio y potasio.
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Efectos biológicos de los Haces Ultrasónicos.
• Efectos térmicos: la absorción del sonido en un medio material sigue una ley exponencial:
“Una fracción idéntica de energía incidente se absorberá por cada capa de igual espesor”
• La atenuación del has supone una entrega de energía al medio, la cual produce un aumento de la temperatura local, que puede ser importante para haces de elevada intensidad.
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