FISICA DEL SONIDO
DR. EDGAR IVAN SANDOVAL D.
AUDIOLOGO, OTONEUROLOGO Y FONIATRA
UAEM - UNAM - INR
COMCAOF - AMCAOF - FESORMEX
LA FRECUENCIA O TONO
Es el numero de vibraciones dobles que tengan lugar durante un
segundo, la sensación subjetiva de oír esta frecuencia es el tono.
1. Salesa E, Perelló E, Bonavida A. Tratado de Audiología. Ed. Masson. Primera edición, Barcelona, España, 2005. 2. Gonzalo de Sebastián. Audiología práctica. Ed.
Panamericana. 4ta edición,. Argentina, 1992. 3. Poblano Adrián, Temas Básicos de Audiología. Ed. Trillas. Primera edición. México, 2003. 4. Goodhill V. El Oído,
enfermedades, sordera, vértigo. Salvat Editores. España 2006.
La vibración puede producir un tono puro o simple (raro en la naturaleza)
o puede generar un tono complejo que se compone de varios tonos
añadidos y armónicos.
Tono puro.- es un tono simple, contiene un solo componente
frecuencial y se genera por diapasón o audiómetro.
Tono complejo.- se compone de varios tonos añadidos de armónicos
compuestos por frecuencia fundamental.
1. Salesa E, Perelló E, Bonavida A. Tratado de Audiología. Ed. Masson. Primera edición, Barcelona, España, 2005. 2. Gonzalo de Sebastián. Audiología práctica. Ed.
Panamericana. 4ta edición,. Argentina, 1992. 3. Poblano Adrián, Temas Básicos de Audiología. Ed. Trillas. Primera edición. México, 2003. 4. Goodhill V. El Oído,
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EL TIMBRE
Indica la calidad del sonido, es la característica distintiva que permite
diferenciar 2 sonidos de igual o semejante frecuencia.
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 Los sobretonos son tonos de mayor frecuencia.
 Los armónicos son siempre sus múltiplos de los sobretonos.
Según su número de armónicos se caracteriza el sonido, al sonido de
más baja frecuencia de todos ellos se le llama fundamental y a los
restantes armónicos superiores. Ej, fundamental es 125 sus armónicos
superiores son 250, y 375.
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La reunión de varios tonos en una relación determinada produce una
sensación musical al oído.
Cuando los tonos no están en esta relación y suceden
anárquicamente producen ruido y su percepción es una sensación
ruidosa.
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La suma de todas las frecuencias, emitidas al mismo tiempo, produce
un ruido blanco o ruido de Gauss.
Sonoridad.- es la sensación de la intensidad del sonido.
Tonalidad.- es la sensación de la frecuencia del sonido.
Análisis de Fourier: es la separación matemática de cualquier onda
compleja en sus partes componentes.
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LA INTERFERENCIA
Es la relación de 2 o más tonos puros que se producen al mismo tiempo
y no son armónicos.
Fenómenos de interferencia:
1.- Fase. El sonido es un movimiento vibratorio de vaivén con aumento y
disminución de la presión.
Si hay 2 fuentes sonoras que emiten simultáneamente ondas sonoras
con las misma frecuencia e intensidad, puede ocurrir que estos periodos
de presión y descompresión se combinen, cuando se unen al mismo
tiempo conociendo exactamente los momentos de máxima y mínima
presión se dice que los tonos están en fase.
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Cuando los tonos están separados por medio ciclo, es decir por una
vibración simple, los periodos de presión coincidirán inversamente, por lo
que los tonos están desfasados o en fase opuesta. Si están en la misma
fase se reforzaran doblemente de lo contrario se anularán.
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2.- Impedancia.- es toda causa que oponga resistencia al paso de
cualquier clase d energía, aquí es la vibración sonora.
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Hay impedancia por masa, por elasticidad y por rozamiento, a las 2
primeras se les llama reactancias, la suma de las tres da la impedancia.
La reactancia de masa se opone al paso de sonidos agudos y la
elasticidad a los graves.
El rozamiento es el ligero contacto de la onda sonora con una
superficie y es independiente de la frecuencia. Como las reactancias de
masa y elasticidad actúan en sentidos opuestos se pueden llegar a anular.
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3.- Resonancia.- es la capacidad que puede tener un cuerpo hueco para
que el aíre que contiene entre en vibración por simpatía, cuando en las
proximidades se encuentra un productor de vibraciones sonoras. El
primero se llama resonador el segundo resonante.
Este fenómeno tiene lugar dentro de los senos paranasales, faringe, boca,
fosas paranasales, al vibrar las cuerdas vocales.
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El conducto auditivo externo entra en resonancia con el tono
1000, ya que es el que menos resistencia encuentra al atravesar
el aparato transmisor, está en medio de la zona tonal de la
audición de la palabra, es el tono fundamental en la audiología.
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4.- Distorsión.- es la falla de su sistema transmisor sonoro, por lo cual
la reproducción de un sonido, no es igual a la primitiva forma del
mismo. Puede haber una distorsión de intensidad, de frecuencia o de
fase.
5.- Coeficiente de absorción.- es la cantidad de energía sonora
absorbida por un medio propagatorio, o por un material que se encuentre
sumergido en un campo sonoro.
6.- Admitancia acústica.- es la facilidad de propagación de una
vibración acústica a través de un medio de transmisión, también se le
llama movilidad.
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PERIODO
Es la duración en segundos de una oscilación completa. El periodo
puede apreciarse por la separación temporal de 2 máximos de amplitud
consecutivos del elemento vibrante.
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COMPRESIÓN Y RAREFACCIÓN
Las regiones densas en las que gran número de moléculas se agrupan
acercándose mucho entre sí se llaman compresiones. Una compresión
corresponde a una región de alta presión. Las regiones que tienen
relativamente pocas moléculas se conocen como rarefacciones y
corresponden a zonas de baja presión.
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Las ondas sonoras son ondas longitudinales, que pueden propagarse
en los medios materiales (sólidos, líquidos y gases). Las ondas
longitudinales son aquellas en las que la perturbación es paralela a la
dirección de propagación.
Las variaciones de presión (compresión y rarefacción) en un sistema
originan el sonido.
Al apretar la membrana, el aire en la zona AB se comprime.
Al estirar la membrana, el aire en la zona AB se vuelve menos
denso, es decir, se rarifica.
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PRESIÓN
Es la fuerza aplicada a la unidad de superficie, puede ser estática o
dinámica.
•Presión estática (Pe).- cuando no hay movimiento, como al empujar
una puerta cerrada, o cuando el movimiento es lentamente variable.
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Presión dinámica (p).- es rápidamente variable, como la presión de
vibración de las moléculas del aire sobre la membrana timpánica y puede
ser audible.
Presión total.- es la suma de la presión estática mas la dinámica, como
la membrana timpánica que esa expuesta a la presión atmosférica
(estática) y a la presión de ondas sonoras (dinámica).
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DEFINICIONES DE UNIDADES AUDIOMETRICAS
Bel (Alexander Graham Bel).- Es una unidad logarítmica de base 10,
de la razón de un potencial acústico a otro, es una unidad no exacta, que
relaciona
la intensidad física producida con la sensación auditiva
percibida.
Decibel (decibelio dB).- Es la decima parte de un Bel y corresponde a
la mínima cantidad de sonido capaz de impresionar al oído humano en el
tono 1000.
 Es la unidad de medición de la intensidad utilizada en la acústica.
 Involucra un radio (la diferencia entre una cantidad y otra).
 Involucra una escala logarítmica, por lo que el aumento en sus
cantidades no es lineal.
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Nivel de intensidad (dB IL).- es una idea de la magnitud del dB.
Existe una intensidad de referencia IR y una de salida IO, al comparar
ambas se establece el radio:
dB=10Xlog (IO/IR), eso decibeles representa el nivel de intensidad. .
Si las 2 intensidades son iguales, el radio es 1, debido a que el
logaritmo de 1 es igual a 0, el número de dB es 0, por lo que el 0 no
indica la ausencia de sonido.
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Unidad SPL (Sound Pressure Level).- se utiliza para medir el nivel de
presión sonora absoluta. Se utiliza como intensidad de referencia 0.0002
dinas/cm
0 dB SPL equivale a una presión sonora de 20.
Los dB pueden expresare en distintas unidades de acuerdo a diferentes
características, lo dB de presión sonora (SPL), los dB para el nivel de
audición (HL) y los decibeles para el nivel de sensación (SL), que es
cuando se perciben el 50% de los sonidos.
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NIEVELES EN DECIBELES A DISTINTOS SONIDOS
Estimación en dB : Estudio de grabación vacío.
Murmullo a tres metros. 10dB
Paso de las hojas de un libro 10dB
Susurro a un metro 20dB
Calle sin tráfico en zona residencial 30dB
Dormitorio tranquilo de día 25dB
Conversación a tres metros 45dB
Orquesta de cuerda y viento 60dB
Orquesta de metales 70dB
Despertador a 40 cm 80dB
Calle ruidosa con mucho tráfico 90dB
Fábrica industrial ruidosa 100dB
Umbral del dolor 120dB
Avión a reacción a 200m 140dB
Cohete espacial a unos 3.000m 200dB
0dB
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FRECUENCIA
125
250
500
750
1000
2000
4000
dBHL
0
0
0
0
0
0
0
dBSPL
45.0
25.5
11.5
8.0
7.0
9.0
9.5
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20-20 000 Hz son las frecuencia audibles por el oído humano.
Menos de 20 Hz son infrasonidos y más de 20 000Hz son suprasonidos.
Algunos animales como los murciélagos escuchan sonidos de 10Hz
hasta 30 000 Hz, los perros de 15 000 a 30 000 Hz, los delfines perciben
sonido de hasta 40 000 Hz.
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LA AUDICIÓN TIENE DOS PROCESOS BIEN
DEFINIDOS:
Conducción: Dirige, amplifica y conduce el sonido.
Percepción: Transformación de energía mecánica en eléctrica.
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Primera edición, Barcelona, España, 2005. 2. Gonzalo de Sebastián.
Audiología práctica. Ed. Panamericana. 4ta edición,. Argentina, 1992. 3.
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Pabellón auricular:
o Protege al CAE.
o Recoge y dirige el sonido hacia el CAE.
o Amplifica 10 dB.
Conducto Auditivo Externo:
o Transmite el sonido a la membrana timpánica.
o Aplana las ondas para dirigirlas al centro de la membrana timpánica.
o Amplifica 20 dB el sonido.
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edición,. Argentina, 1992. 3. Poblano Adrián, Temas Básicos de Audiología. Ed. Trillas.
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Al pasar el sonidos del oído externo a medio se pierden 20 a 30 dB
La membrana timpánica recibe las ondas sonoras, amplificando
sonidos graves (por movimientos simétricos del centro a la periferia) y
fracciona las frecuencias agudas (movimientos segmentarios).
Cadena osicular transmite el sonidos mediante 2 mecanismos:
 Pistón: para sonidos leves a moderados.
 Palanca: para sonidos fuertes.
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La diferencia en tamaño de la membrana timpánica a la ventana oval es
de 46:1 lo que permite una ganancia de 27 a 33 dB, que son los mismos
que se pierden al convertir la energía mecánica al pasar al medio líquido
del oído interno, además del efecto de cancelación, debido a que la
ventana oval y la ventana redondas están situadas a la misma altura.
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EN EL OÍDO INTERNO:
Hay una fila de células pilosas internas y 3 filas
de células pilosas externas.
Hay 3500 células pilosas internas y 12000
células pilosas externas.
10 neuronas hacen contacto con una célula
pilosa interna.
Una neurona hace contacto con 10 a 30
células pilosas externas.
Las células pilosas de la base de la cóclea son
más cortas y rígidas (reciben sonidos agudos).
Las células pilosas del ápice coclear son
mas largas y menos rígidas (captan sonidos
graves).
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1. La corriente endolinfatica mueve a la membrana basilar, que provoca
una onda viajera.
2. Las células pilosas se mueven en relación a la membrana téctoria,
desencadenando el potenciales de acción en su sinapsis al nervio
auditivo, mandando el estimulo nervioso hasta la corteza auditiva.
3. La transducción mecano eléctrica, es la transformación de un estimulo
mecánico a uno eléctrico.
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VIA AUDITIVA
Porción inicial del NC VIII.
Núcleos cocleares.
Complejo olivar superior.
Leminisco lateral.
Colículo inferior.
Cuerpo geniculado medial.
Radiaciones auditivas.
Áreas auditivas primarias.
Áreas auditivas secundarias.
Áreas auditivas terciarias.
AREAS AUDITIVAS DE BRODMANN
Primarias: 41 y 42.
Secundarias: 21 y 22.
Terciarias: 39 y 40
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FISICA DEL SONIDO PARTE II COORDINADORA: DRA. …