Acústica en la Medicina

Transcripción

1 Acústica en la Medicina Dr. Willy H. Gerber Instituto de Física Universidad Austral Valdivia, Chile 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.

2 Que es sonido? Sonido es una variación de densidad en el aire que se propaga a la velocidad c:

3 Como se genera? Si un objeto oscila su superficie comprime o expande el aire en su cercanía. Alta presión Si la membrana oscina con una frecuencia el aire lo hará de la misma forma. Baja presión

4 Definición de largo de onda, frecuencia y relaciones La distancia entre dos máximos o mínimos de presión se denomina largo de onda λ[m]: 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]

5 Como generamos sonido Creando cambios de presión por control de flujo: Cambio de diámetro = variación de presión Laringe + Modulación vía cavidad bucal y nasal

6 Como escuchamos sonido La estructura del oído: Canales semicirculares (equilibrio) Canal auditivo Tímpano Cóclea receptores nervios Membrana Basilar 40% dañando al llegar a los 65 años

7 Parámetros de la onda acústica Amplitud máxima del movimiento de una partícula del gas [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:

8 Parámetros de la onda acústica La presión que origina la onda de ruido es: La Presión acústica (presión máxima) de una onda en función de la densidad ρ [kg/m3] (ejemplo aire 1.29 kg/m 3 ) es [Pa] Capacidad del ser humano de detectar 2x10-5 Pa

9 Parámetros de la onda acústica Densidad de energía acústica de una onda en función de la densidad ρ[kg/m3] (ejemplo aire 1.29 kg/m 3 ) [J/m3] (energía cinética) Intensidad acústica (flujo de energía análogo al calculo del flujo de momento) [W/m2] Reducción por distancia r

10 Relación entre intensidades Relación entre intensidades acústicas [db (SPL) = Decibel] (Sound Pressure Level) Referencia de presión mínima (p 0 = 2x10-5 Pa) (mosquito a 3 metros) Fuente Distancia [m] db Respiración 10 Sala silenciosa Conversación calmada Auto Calle con mucho trafico Martillo de percusión Avión jet Rifle Avión jet Daño por exposición Continua (85 db) Puntual (120 db)

11 Capacidad auditiva Si definimos I 0 como la intensidad que escuchamos mejor Reducción de la capacidad auditiva [db] Frecuencia [Hz]

12 Notas Cada nota tiene una frecuencia. Las notas fundamentales se establecen Como relaciones. Cada nota base tiene sus harmónicas. Frecuencias [Hz]

13 El eco Cuando escuchamos decepcionamos el sonido original y múltiples reflexiones: Si t> s se percibe como eco. Esto equivale a una diferencia de a m.

14 La resonancia Amplificación por medio de resonancias de objetos de largo L Impulso mediante impulso oportuno. L/2 L/4 L/4 L/6 L/6 L/6 Todos somos tenores bajo la ducha, resonancia bajo la ducha.

15 La resonancia Amplificación por medio de resonancias

16 Ondas y espacio Las ondas acústicas no generan sombra, son capaces de rodear objetos Capacidad de orientarse por comprensión del patrón acústico.

17 Efecto Doppler La frecuencia varia según la velocidad relativa entre dos cuerpos

18 Contacto Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral de Chile Campus Isla Teja Casilla 567, Valdivia, Chile