El Sonido y Oido

El sonido

En el mundo en que vivimos estamos rodeados de sonido, podemos oír el canto de las aves, el sonido de un piano o la voz de una persona al hablar, como también el ruido molesto del tráfico automotor. El sonido es un fenómeno físico percibido por el oído. Pero, ¿cómo se produce? ¿qué lo produce? ¿cómo se propaga?

Vibraciones y sonido

Si escuchamos un sonido pensamos que debe haber algo que lo produce. Si oímos el sonido de una campana, sabemos que viene de un golpe que se le ha dado. Al acercar nuestra mano y tocar la campana con suavidad, podemos sentir cómo la masa metálica está vibrando, pero si apoyamos con fuerza la mano e impedimos que vibre, el sonido se apaga. Si tocamos nuestra garganta al hablar con fuerza, también nos daremos cuenta de que esta vibra, o para hacer sonar la cuerda de una guitarra, debemos hacerla vibrar. Con esto nos podemos dar cuenta que,

el sonido es producido por un movimiento vibratorio

Si colocamos un timbre sonando en el interior de una campana de vidrio, al extraer el aire podemos comprobar que el sonido se va apagando lentamente hasta que no oímos nada, y si hacemos llegar aire nuevamente, el sonido se percibe cada vez con mayor intensidad. Es decir, el sonido necesita de un medio material para propagarse, ya sea este, liquido, sólido o gaseoso,

el sonido no se propaga en el vacío.

Se puede escuchar el sonido del motor de una lancha cuando se nada bajo el agua, o el sonido de un tren en marcha si se coloca el oído cerca de los rieles. El sonido se propaga en los líquidos con mayor velocidad que en los gases y en los sólidos con mayor velocidad que en los líquidos.

La velocidad del sonido en el aire a 15° C es de 340 m/seg, en el agua dulce se propaga a una velocidad de 1.435 m/seg, y en los sólidos, como el hierro, con una velocidad 15 veces mayor que en el aire.

Cualidades del sonido

Los sonidos son diferentes unos de otros, pueden ser apagados o ruidosos, agudos, graves, agradables o molestos. Las cualidades que caracterizan el sonido son su intensidad, su altura o tono y su timbre.

Intensidad

Si hacemos vibrar la cuerda de una guitarra percibimos un sonido, pero si hacemos vibrar la misma cuerda con mayor fuerza, percibimos el mismo sonido con mayor intensidad; lo mismo ocurre al golpear una campana, mientras mayor es la fuerza que aplicamos, más intenso es el sonido. Cuando elevamos el volumen de la radio o del televisor, lo que hacemos es aumentar la intensidad del sonido.

La intensidad de un sonido depende de la magnitud de las vibraciones del cuerpo que las produce, y cuando hablamos de magnitud de la vibración, nos referimos a su amplitud.

a mayor amplitud, sonido más intenso.



Altura

Si ahora hacemos sonar las diferentes cuerdas de una guitarra con igual intensidad, notaremos que los sonidos son diferentes, unos más agudos y otros más bajos. Entonces se dice que tienen diferentes alturas o tono.

La altura de un sonido depende del número de oscilaciones por segundo (frecuencia) del cuerpo en vibración. A medida que aumenta la vibración de un cuerpo, mayor es la frecuencia.

a mayor frecuencia, sonido más alto (más agudo)



Timbre

Una misma nota musical producida con la misma intensidad y altura por un piano y un violín no suenan igual, esto se debe a la cualidad llamada timbre.

El timbre es la cualidad del sonido que nos permite distinguir entre dos sonidos de la misma intensidad y altura.

Casi nunca se puede producir un sonido puro, siempre se producen otros que lo acompañan. Algunos de estos se llaman armónicos. El timbre depende de los sonidos armónicos que acompañan al principal.

Por ejemplo, la nota emitida por un piano es el resultado de la vibración no únicamente de la cuerda accionada, sino también de algunas otras partes del piano (madera, columnas de aire, otras cuerdas, etc.) las cuales vibran junto con ella y le da su sonido característico, y es por eso que suena distinto a un violín u otro instrumento que toque la misma nota.

Reflexión y Absorción



Cuando cantamos en el baño, podemos notar que nuestra voz es más sonora y potente. Esto se debe a que las ondas sonoras se reflejan en las paredes duras del cuarto de baño; es decir, el sonido rebota como lo hace una pelota en una pared.

El eco es la repetición de un sonido causada por su reflexión, y dependerá de la distancia desde el lugar de origen del sonido y la superficie en que se reflejará. El sonar de los submarinos se basa en la reflexión de los sonidos propagados en agua.

Pero los sonidos no siempre se reflejan, las superficies blandas absorben las ondas sonoras. Si el sonido choca sobre una superficie blanda, como una almohada, resultan absorbidos y no rebotan.

Por ejemplo en una casa, la alfombra, los sillones, las cortinas, etc., absorben la energía sonora e impiden que el sonido se refleje.

La propiedad de ciertas sustancias y materiales a prueba de sonido es aprovechada en algunos recintos, como teatros y cines, para mejorar la acústica; es decir, la forma en que el sonido se refleja en su interior.

En los espacios cerrados, como las salas, el sonido una vez generado se refleja sucesivas veces en las paredes, dando lugar a una prolongación por algunos instantes del sonido original. Este fenómeno se denomina reverberación y empeora las condiciones acústicas de una sala, puesto que hace que los sonidos anteriores se entremezclen con los posteriores. Su eliminación se logra recubriendo las paredes de materiales, como corcho o moqueta, que absorben las ondas sonoras e impiden la reflexión.



Como oímos los sonidos.

Las ondas sonoras, penetran al oído a través del canal auditivo externo hacia el tímpano, que es una membrana delgadísima, en el cual se produce una vibración. Estas vibraciones se comunican al oído medio mediante la cadena de huesecillos (martillo, yunque y estribo) y, a través de la ventana oval, hasta el líquido del oído interno. A su vez esta vibración estimula las terminaciones nerviosas que envían al cerebro los impulsos eléctricos que permiten reconocer los sonidos.

El oído humano percibe sonidos situados entre los 20 y 20.000 Hz (Hertz), variando en algunas personas. El hertz es una medida de frecuencia que corresponde a un ciclo (vibración) por segundo, es decir que el oído humano es capaz de percibir sonidos que estén entre los 20 y 20.000 ciclos por segundo.

Las vibraciones fuertes poseen mucha energía y producen ondas sonoras intensas de gran amplitud, algunos sonidos fuertes pueden incluso causar dolor y dañar el oído. La intensidad sonora (o fisiológica) con que percibimos un sonido se mide en decibelios (dB). La intensidad fisiológica de un susurro corresponde a unos 10 dB y el ruido de las olas en la costa a unos 40 dB. Los sonidos por sobre los 120 decibeles pueden causar fuertes dolores y sorderas.

¿ Has notado cómo el tono de las sirenas de las ambulancias, de los bomberos o de la policía, cambia a medida que el auto se nos acerca?. La frecuencia es mayor a medida que el auto se nos acerca, luego, cambia súbitamente a una frecuencia menor a medida que se aleja. Este fenómeno es conocido como el Efecto Doppler. (La frecuencia es el número de vibraciones completas por segundo medidas en una posición fija).



En este dibujo se puede ilustrar este efecto. La fuente sonora se mueve hacia la derecha, con una cierta velocidad, emitiendo ondas que se propagan en círculos centrados en la posición de la fuente (la persona que va caminando en sentido contrario) en el momento que se generan las ondas.

La frecuencia de la fuente sonora no cambia, pero cuando la fuente se acerca hacia el detector de sonidos, más ondas se acumulan entre ellos. La longitud de onda se acorta. Puesto que la velocidad no cambia, la frecuencia del sonido detectado se aumenta. Cuando la fuente se aleja del detector (de la persona), la longitud de onda aumenta y la frecuencia detectada es menor. El efecto Doppler también se presenta si la fuente se encuentra estacionaria, y el detector está en movimiento.

Aplicaciones del Efecto Doppler

El efecto Doppler posee muchas aplicaciones. Los detectores de radar lo utilizan para medir la rapidez de los automóviles y de las pelotas en varios deportes.

Los astrónomos utilizan el efecto Doppler de la luz de galaxias distantes para medir su velocidad y deducir su distancia.

Los médicos usan fuentes de ultrasonido para detectar las palpitaciones del corazón de un feto; los murciélagos lo emplean para detectar y cazar a un insecto en pleno vuelo. Cuando el insecto se mueve más rápidamente que el murciélago, la frecuencia reflejada es menor, pero si el murciélago se está acercando al insecto, la frecuencia reflejada es mayor.

La función principal del oído es la de convertir las ondas sonoras en vibraciones que estimulan las células nerviosas.

Desde un punto de vista funcional y anatómico el oído lo podemos dividir en las tres porciones conocidas: externo, medio e interno.

El oído externo

Es el encargado de captar dirigir las ondas sonoras, a través del orificio auditivo, hasta el tímpano.
El oído medio

En él, las vibraciones del tímpano se amplifican y trasmiten hasta el oído interno, a través de unos huesecillos denominados martillo, yunque y estribo.
El oído interno

Aquí reside la cóclea o caracol, donde las vibraciones se convierten en impulsos nerviosos que el cerebro transforma en sensaciones auditivas.
Mecanismo de la audición

El Pabellón auricular no cumple en el hombre una función importante, a diferencia de algunos animales como cérvidos , equinos y félidos que mueven sus orejas en 180 grados lo que les permite determinar la dirección del sonido, aunque sabemos que existen algunas claves de localización en base a la posición y sombra de la cabeza y la forma de la oreja en la audición monoaural del hombre. Además, se ha observado que algunos hipoacúsicos ponen sus manos en el pabellón logrando un muy leve aumento de la percepción sonora.

También se sabe que un individuo con ausencia de pabellón oye a grandes rasgos en forma normal.

En cuanto al Conducto auditivo externo (25- 30 mm), que por su posición protege el tímpano, sólo cumple función como resonador en los 1.000-3.500 ciclos. También se sabe que la audición se mantiene aunque exista un conducto auditivo filiforme y viene a alterarse sólo cuando la oclusión es total.

Otra función del conducto auditivo externo es la de producir cerumen que actúa como lubricante y protector.

El Oído medio actúa como un multiplicador de la función sonora , ya que existe una interfase aire-líquido entre oído medio e interno que provoca una reflexión del 99,9 % de la energía sonora; es decir, sin oído medio se pierden 30 dB (decibeles).

La vibración del tímpano es mayor según la frecuencia, siendo mejor en la zona central, entre las frecuencias 1.000-3.000 ciclos/s. y en el martillo directamente sobre los 4.000 ciclos/s.

El mecanismo de amplificación del sonido esta determinado por el tímpano, que es 17 veces más grande que la ventana oval, lo que contribuye a mejorar la audición en 27 dbs.

El mecanismo de palanca de los huesecillos contribuye a mejorar en 3 dbs, lo que permite ajustar la impedancia de la interfase aire—líquido perilinfático del oído interno por medio de la platina del estribo que actúa como pistón.

Cuando el sonido que penetra al oído es muy intenso, se activa un mecanismo de freno que esta determinado por los músculos del estribo y martillo, que aumentan la resistencia a la vibración de los huesecillos protegiendo así las células ciliadas del oído interno.

Para una adecuada vibración del tímpano, la presión atmosférica en el conducto auditivo con respecto a la del oído medio debe ser igual, de lo contrario, se producirá un abombamiento o retracción de la membrana timpánica.

Esto se regula gracias a un adecuado funcionamiento de la trompa de Eustaquio que, además de permitir el drenaje de secreciones, impide el paso de estas al oído medio. La trompa se abre con la deglución y bostezo.

Cuando existe ausencia de huesecillos la onda sonora debe llegar desfasada a las ventanas oval y redonda (juego de ventanas), ya que si llegan al mismo tiempo no se producirá una movimiento de los líquidos del oído interno, impidiendo la vibración del órgano de corti, produciendo una baja de 30 dbs.

Una vez que el impulso sonoro llega a la ventana oval en el Oído interno, se produce un movimiento de la perilinfa determinando una onda denominada "onda viajera" y que tiene un punto de mayor vibración dependiendo de la frecuencia de estímulo en una determinada zona de la cóclea.