INTRODUCCIÓN

Las ondas sonoras

En su origen, la acústica tenía por objeto el estudio de las ondas que impresionaban nuestro sentido del oído, ondas que se denominan sonoras o sonidos.  Pero su dominio se amplió, e incluye ahora las ondas que tienen las mismas propiedades físicas que el sonido, como son los ultrasonidos.

Sonido

 Desde un punto de vista físico, el sonido es una vibración que se propaga en un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso), cuando nos referimos al sonido audible por el oído humano, lo definimos como una sensación percibida en el órgano del oído, producida por la vibración que se propaga en un medio elástico en forma de ondas

.Para que se produzca un sonido es necesaria la existencia de:     

 - Un emisor o cuerpo vibrante.

 - Un medio elástico transmisor de esas vibraciones.

 - Un receptor que capte dichas vibraciones.

  El sonido tiene orígenes y características muy diferentes:- Fenómenos de la naturaleza: Una gota que cae sobre una superficie, las hojas de los árboles movidas por el viento, las olas del mar, etc. - Muchos animales tienen la capacidad de producir sonido: el ladrido de un perro, el canto de un pájaro, etc.

.- La voz humana, una de las formas más complejas de comunicación en la que se basa el lenguaje verbal.- Dispositivos creados por el hombre también pueden producir sonido: el motor de un coche, una explosión, etc.- Algunos dispositivos han sido creados expresamente para la producción de un tipo de sonido: el sonido de los instrumentos musicales.  Propagación del sonido. Un objeto cuando vibra, perturba la presión y la densidad del medio  que le envuelve, transmitiendo dicha vibración al comprimirse y expandirse, para ello es necesario que sea un medio elástico , ya que un cuerpo rígido no permite que las vibraciones se transmitan. Así pues, sin un medio elástico (aire, agua, cuerpo sólido), no habría sonido, ya que las ondas sonoras no se propagan en el vacío

Naturaleza del sonido

El origen del sonido es un movimiento vibratorio, producido por cuerpos en movimiento periódicos.

Pero no todos los movimientos vibratorios producen sonidos.  Solo las vibraciones de frecuencias de 16 hasta 20000 Hz producen la sensación de sonido. Este límite superior es variable, según la edad; mientras los niños pueden oír hasta 25000 Hz, en la vejez se llega difícilmente a los 12000 Hz.  Algunos animales en particular los perros y los murciélagos, pueden oír hasta 80000 Hz.  Se acostumbra llamar infrasonidos a las ondas sonoras cuya frecuencia es menor de 16 Hz y ultrasonidos a los de frecuencia mayores de 20000 Hz

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Propagación del sonido

La propagación de la onda sonora necesita uno o varios medios elásticos, interpuestos entre la fuente sonora y el oído.  Generalmente, el aire sirve de medio elástico, en cuyo caso la velocidad de propagación es de 340 m/s a 20 ºC.  los sólidos y los líquidos transmiten también los sonidos, Por ejemplo; los nadadores debajo del agua oyen; los peces huyen cuando perciben ruidos.  Se puede oír la llegada de un tren o de un auto, pegando el oído al riel o a la carretera.

Recepción del sonido

De los numerossos receptores del sonido se destacan dos:

El oído es uno de los cinco sentidos del sistema sensorial, que tiene la capacidad de percibir el sonido (percepción sonora).
Anatomía del oído
En los mamíferos, el oído o sistema auditivo consta de tres partes.

Oído externo
Las ondas sonoras llegan al pabellón auricular y son dirigidas hacia el conducto auditivo externo, donde resultan amplificadas a ciertas frecuencias. Finalmente llegan a la membrana timpánica, a partir de la cual, las vibraciones se transmiten por medio sólido.
Oído medio
Incluye la trompa de Eustaquio, un conducto que comunica directamente el oído medio con la faringe, igualando la presión entre las dos bandas del tímpano. Por otro lado también está formado por la cadena de huesecillos conformada por el martillo, yunque y estribo, que son el camino de las vibraciones mecánicas hacia la ventana oval, que es otra membrana que provoca una vibración en el líquido contenido dentro del caracol. La cadena de huesecillos transforma un estímulo del medio aéreo a un medio líquido a través de la ventana oval.
Oído interno
La cóclea o caracol contiene el órgano de Corti, que en humanos consta de entre 24.000 y 30.000 células ciliadas que descansan sobre la membrana basilar. Las regiones de esta membrana vibran a distintas frecuencias características (en humanos, entre 0.02 y 20 kHz aproximadamente), en función de la distancia desde la ventana oval. Las células ciliadas se activan y transmiten información nerviosa cuando vibra la parte de la membrana basilar sobre la que se encuentran. Este es el principio fundamental de la tonotopía (organización de las neuronas en los diversos núcleos del sistema auditivo, en función de la frequencia del sonido al que responden mejor) del sistema auditivo. Finalmente la información nerviosa llega al cerebro, cada oído por separado.

·          El Micrófono

Trabaja con el mismo principio que el oído.  Las ondas sonoras ponen a vibrar una membrana, M (ver figura), y esta produce pequeñas señales eléctricas que deben ser ampliadas por  A y que pueden llevarse después hasta un altavoz o grabadora,

Características del sonido
El sonido se caracteriza por tres cualidades muy particulares: la intensidad, el tono y el timbre

a.       La intensidad

Es la energía transportada en una onda por unidad de tiempo y de superficie, es proporcional a la amplitud al cuadrado; o sea, para una frecuencia dada, un sonido nos parece más y más intenso si su amplitud crece.  Esto es evidente si consideramos las moléculas de aire, cerca del tímpano; éste vibrará más fuertemente bajo la acción de los choques de las moléculas de mayor amplitud.
Umbrales de la audición
Los umbrales o límites de la audición considerados estándar corresponden a intensidades de 0 dB (umbral de audición a 120 dB (umbral de dolor) donde ya hay una molestia o dolor físico.
El margen de frecuencias audibles oscila entre 20 a 20000 Hz.
A lo largo de todo este espectro de audiofrecuencias varía la sensación de intensidad o sonoridad. Para determinar esta sonoridad se emplea el gráfico de Fletcher-Munson (curvas isofónicas). La unidad de sonoridad es el fonio.
Sistema de protección
Tenemos dos músculos (estapedio y tensor del tímpano) que tensan o relajan el tímpano y la cadena de huesecillos automáticamente, en función de la intensidad del sonido, limitando la cantidad de energía transmitida hasta la cóclea (cuyas células ciliadas son muy sensibles). El único inconveniente de este sistema es el tiempo de adaptación, durante el cual el oído puede padecer daños serios.
Además el canal auditivo externo puede segregar cerumen como barrera protectora ante la llegada de sonidos fuertes.
Algunos fenómenos psicoacústicos
* Discriminación de frecuencias: En sonidos de frecuencias próximas, si uno de ellos tiene más intensidad enmascara al otro (esto precisamente se denomina enmascaramiento). En frecuencias próximas del mismo nivel, percibimos una frecuencia intermedia denominada intertono.
* Audición binaural: La localización de los sonidos en el espacio se consigue gracias al procesamiento por separado de la información de cada oreja y de la posterior comparación de fase y nivel entre ambas señales. Tenemos más desarrollado el sentido horizontal que el vertical de audición.
* Efecto Haas: No diferenciamos sonidos separados en el tiempo por menos de 40-50 milisegundos. En este caso el primer sonido que se produce es el que se percibe, y el segundo se oye como parte de éste. A partir de los 50 ms, ya se procesan como sonidos separados.
* Presbiacusia: Es la pérdida de audición con la edad.