ONDAS - barenboim alejandro

ONDAS
Definiremos una onda como una perturbación o vibración que se propaga durante un tiempo
determinado.
Las ondas se pueden clasificar según dos criterios distintos:
MECANICAS – ELECTROMAGNÉTICAS:
Diremos que una onda es mecánica cuando necesita un medio elástico para propagarse. Un medio
elástico es aquel que puede deformarse y recuperar su forma con el paso de la onda, por ejemplo los
gases, los líquidos y los sólidos.
Un ejemplo de onda mecánica es el sonido ya que necesita un medio para propagarse. (el sonido no se
propaga en el vacío)
Las ondas se propagan en todas direcciones y con velocidad constante (siempre y cuando el medio por
el que se propaga la onda sea isótropo – sus características físicas y químicas son iguales en todas
direcciones)
En cambio una onda es electromagnética cuando puede también propagarse en el vacío.
Las ondas electromagnéticas son las que forman el espectro electromagnético (ondas de radio –
microondas – rayos infrarrojos – luz visible – rayos ultravioletas – rayos x – rayos gamma). Estas ondas
tienen en común que se desplazan con una velocidad constante (v = 300000 km/s en el vacío).
TRANSVERSALES – LONGITUDINALES:
Se dice que una onda es transversal cuando cada punto del medio que es alcanzado por la onda
comienza a vibrar en forma perpendicular a la dirección de propagación. Un ejemplo es el público en un
estadio cuando hace “la ola”
Una onda es longitudinal cuando cada punto del medio que es alcanzado por la onda comienza a vibrar
en el mismo sentido de propagación de ésta.
Un ejemplo es el de un resorte que es sacado de su posición de equilibrio y soltado posteriormente.
Las ondas tienen dos propiedades fundamentales:
Analicemos el siguiente ejemplo:
“una pelota que flota en una pileta en la cual se genera una onda en algún punto de la masa de agua. Al
momento de ser alcanzada la pelota por la onda, comenzará a oscilar hacia arriba y hacia abajo pero
manteniendo su posición”, este simple hecho nos permite enunciar dos propiedades de las ondas:
1) Las ondas no arrastran materia: en su propagación el medio es perturbado pero cada punto del
medio vuelve a su posición inicial.
2) Las ondas transportan energía y cantidad de movimiento: la pelota del ejemplo que estaba
inicialmente en reposo comienza
moverse para lo cual necesitó energía y al encontrarse en movimiento adquirió una cierta cantidad
de movimiento (p)
Características de una onda:
Las características de una onda son: Período, amplitud, frecuencia, longitud de onda.
Para definirlos analizaremos los siguientes gráficos; en el A representamos la posición de los puntos
alcanzados por una onda en función del tiempo durante el cual se propaga, mientras que en el B se
representa la posición de los puntos alcanzados por la onda en función de la distancia recorrida por la
misma.
y
T
B
A
Diremos que la onda completa una
oscilación en el intervalo de tiempo
que hay entre A y E y teniendo en cuenta
que se desplaza con velocidad constante
ese intervalo de tiempo será el mismo que
el que hay entre B y E o entre C y G
F
C
E
G
t
D
H
Los puntos A y E se encuentran en fase (asi como D y H ó B y F)
Definimos como período de oscilación de una onda al tiempo en el cual la onda completa una
oscilación. Por ser el período un tiempo, el mismo se medirá en segundos.
Observemos ahora el siguiente gráfico:
Onda 1
Onda 2
Onda 3
t
Como podemos observar, sobre el eje del tiempo está marcado un punto que representa al tiempo en
que la onda 1 completa una oscilación (su período).
En ese mismo tiempo la onda 2 todavía no completó una oscilación mientras que la onda 3 completó
casi una oscilación y media.
Este ejemplo nos permite definir otra de las características de las ondas su frecuencia: la frecuencia de
una onda representa la cantidad de oscilaciones que realiza en la unidad de tiempo (1 seg.).
Asimismo podemos deducir que la relación entre el período de una onda y su frecuencia es de
proporcionalidad inversa, cuanto mayor es su período menor es su frecuencia.
Esta relación queda expresada mediante la siguiente fórmula:
f= 1
T
ó
T=
1_
f
La unidad en que se mide la frecuencia de una onda será 1/seg ó seg
nombre de Hertz (Hz) en honor al físico alemán Heinrich Hertz.
-1
a esta unidad se le dá el
El oído humano percibe sonidos cuya frecuencia varía entre los 20 Hz hasta los 20 KHz (20000 Hz). Por
su parte las ondas electromagnéticas tienen una frecuencia entre 104 Hz (las ondas de radio) hasta 1020
Hz (los rayos gamma)
Para definir las otras características de una onda observaremos el siguiente gráfico:
y

En este gráfico relacionamos la
F
G
posición de los puntos alcanzados
por una onda en función de la
distancia que esta recorre.
A
B
C
D
H
E d
I
A partir del gráfico anterior definiremos como elongación a la distancia a la que se encuentra un punto
alcanzado por la onda respecto a su posición de equilibrio.
Asimismo diremos que la amplitud de la onda será la mayor elongación que pueda alcanzar cualquier
punto del medio perturbado por la onda, por ejemplo en los puntos F, G y H tenemos la amplitud de la
onda.
La distancia que hay entre los puntos A y C se denomina longitud de onda, y la definiremos como la
distancia recorrida por la onda en un tiempo igual a su período. (Es lamisca distancia que entre H y I o
entre B y D)
Cuando dos puntos se encuentras separados por una distancia múltiplo de la longitud de onda se dice
que están en fase, en cambio los que se encuentran separados por una distancia igual a media longitud
de onda se dice que están en oposición de fase (por ejemplo los puntos B y C ó D y E)
Teniendo en cuenta que nosotros supondremos que todas las ondas se propagan con velocidad
constante, por lo tanto su movimiento será uniforme con lo que podemos aplicar las leyes de dicho
movimiento según las cuales:
e=v.t
donde e representa la distancia recorrida por la onda en un tiempo t
Teniendo en cuenta la definición de longitud de onda, diremos que:
1)
 = v. T
y como T = 1/f
entonces
 = v/f
(2
Las expresiones 1 y 2 nos permiten relacionar la longitud de onda con la velocidad de propagación y
con el período o con la frecuencia de oscilación.
Fenómenos Ondulatorios
Cuando una onda incide sobre una superficie pueden ocurrir al menos uno de los cuatro siguientes
fenómenos: absorción, reflexión, difusión y refracción.
Absorción:
Aunque una onda mecánica no sufra amortiguación, sí se producen normalmente pérdidas de energía.
Los medios no son perfectamente elásticos y debido a rozamientos, viscosidad y otros factores, la
intensidad suele disminuir al alejarnos del foco porque parte de la energía emitida por él va siendo
absorbida por el propio medio, por medios contiguos o por objetos interpuestos en el camino de avance
de la onda. Este fenómeno se llama absorción.
Con la absorción decae la intensidad del movimiento ondulatorio debido a que las moléculas del medio
tienen dificultad para reproducir y transmitir la vibración. Parte de la energía ondulatoria se invierte en
un movimiento desordenado de dichas moléculas con lo que la energía de la onda se va transformando
con mayor o menor rapidez en energía interna del objeto que está siendo atravesado por ella.
Evidentemente el estudio formal de la absorción tiene mucho interés práctico. Por ejemplo, interesa
disponer de materiales adecuados para absorber ondas sonoras y aislar acústicamente viviendas, salas
de música, etc.
Las ondas luminosas provenientes
del sol están formadas por ondas
correspondientes a los siete colores
del arco iris, al incidir sobre un objeto
algunas son absorbidas por él y otras
son relejadas, éstas últimas son las
que nosotros observamos y por eso
vemos las cosas de distintos colores.
Los materiales tienen distintos coeficientes
de absorción. La absorción depende pues
tanto del material como de la forma. En la
figura se muestra el corte de un panel
utilizado en estudios de grabación.
Reflexión y difusión:
Se denomina reflexión de una onda al cambio de dirección que experimenta ésta cuando choca contra
una superficie lisa y pulimentada sin cambiar de medio de propagación.
Si la reflexión se produce sobre una superficie rugosa, la onda se refleja en todas direcciones y se llama
difusión.
La reflexión de una onda verifica que el ángulo con que la onda incide sobre la superficie reflectora es
igual al ángulo que forma la onda reflejada.
DIFUSION
REFLEXION
El radar del barco emite una señal (onda)
que al incidir en un obstáculo rebota y
produce una onda reflejada la cual es
captada por el radar del barco y le permite
calcular a qué distancia se encuentra el
objeto que produjo la reflexión.
El emisor produce una señal que al no poder penetrar
en la ionosfera rebota y el receptor capta la señal
reflejada.
Refracción
Cuando una onda alcanza la superficie de separación de dos medios de distinta naturaleza se
producen, en general, dos nuevas ondas, una que retrocede hacia el medio de partida y otra que
atraviesa la superficie límite y se propaga en el segundo medio. El primer fenómeno según hemos visto
es la reflexión y el segundo recibe el nombre de refracción.
El fenómeno de la refracción supone un cambio en la velocidad de propagación de la onda, cambio
asociado al paso de un medio a otro de diferente naturaleza o de diferentes propiedades. Este cambio
de velocidad da lugar a un cambio en la dirección del movimiento ondulatorio. Como consecuencia, la
onda refractada sé desvía un cierto ángulo respecto de la incidente.
La refracción se presenta con cierta frecuencia debido a que los medios no son perfectamente
homogéneos, sino que sus propiedades y, por lo tanto, la velocidad de propagación de las ondas en
ellos, cambia de un punto a otro. La propagación del sonido en el aire sufre refracciones, dado que su
temperatura no es uniforme.
En un día soleado las capas de aire próximas a la superficie terrestre están más calientes que las altas
y la velocidad del sonido, que aumenta con la temperatura, es mayor en las capas bajas que en las
altas. Ello da lugar a que el sonido, como consecuencia de la refracción, se desvía hacia arriba. En esta
situación la comunicación entre dos personas suficientemente separadas se vería dificultada. El
fenómeno contrario ocurre durante las noches, ya que la Tierra se enfría más rápidamente que el aire.
Con respecto a la refracción de la luz, podemos decir que se produce porque cada medio tiene su
propio índice de refracción.
El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al
propagarse por un medio homogéneo.
El índice de refracción (n) está definido como el cociente de la velocidad (c) de un fenómeno
ondulatorio como luz o sonido en el de un medio de referencia respecto a la velocidad de fase (vp) en
dicho medio:
Observemos en el siguiente ejemplo, un rayo de luz (vector asociado a una onda) proveniente del aire
incide sobre una gota de aceite que se encuentra flotando en el agua.
Rayo
Incidente
1
6
10
13
aire
2
3
5 8
9
n=1
12
aceite n= 1,45
4
7
11
agua n= 1,33
El rayo incidente al incidir sobre el aceite se refleja en el rayo 1 y se refracta en el rayo 2, éste a su vez
al incidir sobre la superficie de agua se refracta en el rayo 4 y una parte se refleja en el rayo 3 que al
incidir sobre el aire que está sobre el aceite vuelve a sufrir una reflexión (en el rayo 5) y una refracción
(en el rayo 6).
Otros fenómenos ondulatorios son: la difracción, la interferencia y la polarización
Difracción:
Las ondas son capaces de traspasar orificios y bordear obstáculos interpuestos en su camino. Esta
propiedad característica del comportamiento ondulatorio puede ser explicada como consecuencia del
principio de Huygens y del fenómeno de interferencias.
Así, cuando una fuente de ondas alcanza una placa con un orificio o rendija central, cada punto de la
porción del frente de ondas limitado por la rendija se convierte en foco emisor de ondas secundarias
todas de idéntica frecuencia. Los focos secundarios que corresponden a los extremos de la abertura
generan ondas que son las responsables de que el haz se abra tras la rendija y bordee sus esquinas.
En los puntos intermedios se producen superposiciones de las ondas secundarias que dan lugar a
zonas de intensidad máxima y de intensidad mínima típicas de los fenómenos de interferencias. Ambos
fenómenos que caracterizan la difracción de las ondas dependen de la relación existente entre el
tamaño de la rendija o del obstáculo y la longitud de onda. Así, una rendija cuya anchura sea del orden
de la longitud de la onda considerada, será completamente bordeada por la onda incidente y, además,
el patrón de interferencias se reducirá a una zona de máxima amplitud idéntica a un foco. Es como si
mediante este procedimiento se hubiera seleccionado uno de los focos secundarios descritos por
Huygens en el principio que lleva su nombre.
Polarización de la luz
Las ondas luminosas no suelen estar polarizadas, de forma que la vibración electromagnética se
produce en todos los planos. La luz que vibra en un solo plano se llama luz polarizada.
Este fenómeno de polarización solo se da con ondas transversales, pero no con longitudinales, ya que
implica una asimetría respecto del eje en la dirección de propagación. Si se demuestra que un haz
luminoso puede ser polarizado, llegaremos a la conclusión de que las ondas luminosas son
transversales.
Interferencia:
En física, la interferencia es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una
onda resultante de mayor o menor amplitud. El efecto de interferencia puede ser observado en cualquier
tipo de ondas, como luz, radio, sonido, ondas en la superficie del agua, etc.
En las figuras siguientes se representa la evolución de dos estados de vibración transmitidos a un punto
cuando es alcanzado por dos ondas armónicas de la misma frecuencia. En el caso representado por el
dibujo situado más a la izquierda las ondas llegan al punto en fase y el resultado de su superposición es
una vibración de mayor intensidad (amplitud). En ese punto tiene lugar una interferencia constructiva.
En el otro dibujo las vibraciones llegan en oposición de fase y el resultado de su superposición es una
vibración de menor intensidad (podría ser nula). Se produce una interferencia destructiva.
EL SONIDO Y LA SENSACION SONORA
Cuando estudiamos el capítulo de la Física denominado Acústica, surgen dos conceptos que es
necesario diferenciar: el de sensación sonora y el del sonido propiamente dicho.
En concepto de sensación sonora se refiere a la percepción del sonido por el hombre, esta percepción
esta influenciada por las características fisiológicas y psicológicas del observador.
En cambio el sonido es el fenómeno físico que se produce por la vibración de un cuerpo: la cuerda de
una guitarra, una campana golpeada por un badajo, la columna de aire en el interior del tubo de un
órgano, etc.
El sonido es una onda mecánica longitudinal. Esto significa que necesita un medio elástico para
propagarse.
Según las características del medio, el sonido se propagará a distintas velocidades así como lo indica el
cuadro siguiente:
Medio
Aire (0ºC)
Aire (15ºC)
Aire (20ºC)
Dióxido de Carbono (20ºC)
Hidrógeno (0ºC)
Agua (15ºC)
Agua (20ºC)
Aluminio (20ºC)
Latón (20ºC)
Velocidad (m/s)
331
340
343
254
1286
1450
1460
5100
3400
La velocidad con que se transmite el sonido depende, principalmente, de la elasticidad del medio, es
decir, de su capacidad para recuperar su forma inicial. El acero es un medio muy elástico, en contraste
con la plastilina, que no lo es.
Otros factores que influyen son la temperatura y la densidad.
Características del sonido
El sonido que posee tres características que permiten diferenciarlos: la altura, la intensidad y el
timbre:
- La altura de un sonido está vinculada a la frecuencia del mismo.
- La intensidad de un sonido está vinculada con la amplitud de la onda que produce.
- El timbre está relacionado con la cantidad de armónicos que componen la onda sonora emitida.
Timbre: Cuando uno hace vibrar la cuerda de una guitarra, produce una onda transversal, en cambio
el sonido que emite la guitarra es una onda longitudinal que es la onda resultante del
movimiento de la cuerda mas la vibración del material del que está hecha la guitarra mas la
vibración del aire que se encuentra en el interior de la caja de la guitarra.
A cada una de estas vibraciones se la denomina armónico.
De esta manera, nosotros podemos diferenciar la misma nota ejecutada por dos instruyentos distintos debido a que el timbre de cada sonido es diferente.
Si observamos la representación gráfica de la onda sonora producida por un clarinete,
notaríamos que es diferente a la emitida por una trompeta aunque ambas tengan la misma intensidad y
la misma altura
El único instrumento que produce un sonido cuya representación gráfica es una sinusoide es el
diapasón.
Altura: la altura de un sonido está relacionada con su frecuencia, y nos permite clasificarlos en agudos
(mas altos – mayor frecuencia) y graves ( mas bajos - menor frecuencia ).
La escala musical es un conjunto de sonidos de frecuencias distintas ya definidas. Así, por ejemplo,
tomando como base el la de frecuencia 440 Hz, las notas de la escala musical que le siguen en orden
creciente por su frecuencia son:
la - la # - si - do - do # - re - re # - mi - fa - fa # - sol - sol # - la.
las notas sostenidas (#) son la teclas negras del piano.
La frecuencia de cada nota se obtiene multiplicando la frecuencia de la nota anterior (mas baja) por
1,059. La frecuencia del la de la escala siguiente tendrá una frecuencia de 880 Hz y corresponde a la
octava superior, mientras que el la anterior tiene una frecuencia de 220 Hz y corresponde a la octava
inferior.
En el siglo VI a. C. vivió en una colonia griega el célebre Pitágoras, quien consideraba que todo en la
Naturaleza podría ser explicado mediante números o combinaciones entre ellos.
A partir de sus estudios correspondientes a la Acústica pudo establecer que dos notas sonarán
agradablemente al oído cuando sus frecuencias están en relación de números enteros y pequeños, por
ejemplo 2/1 (octava) ó 3/2 (quinta) ó 4/3 (cuarta), en este caso se dice que las notas son consonantes.
Por ejemplo la relación entre la frecuencia del do y del sol es aproximadamente 3/2.
Intensidad: la intensidad de un sonido, esta relacionada con su amplitud y produce sonidos mas
fuertes (mayor amplitud) o mas débiles (menor amplitud).
A
El sonido representado con línea
punteada se escucha mas fuerte
que el representado con línea llena
ya que su amplitud es mayor.
t
La intensidad sonora representa la cantidad de energía que atraviesa la superficie de una membrana
(en nuestro caso el tímpano) en la unidad de tiempo, de esta forma se pudieron establecer curvas
medias de audición normal, audición mínima, audición desagradable, etc, a partir del cálculo utilizando
la siguiente expresión:
I= E
S.  t
donde: I = intensidad sonora
S = superficie
 E = variación de energía
 t= variación de tiempo
La unidad de intensidad sonora (en el sistema M.k.s.) será por lo tanto: Joule/m².s ó Watt/m².
Si el valor de I excede 1 Watt/m², la onda sonora produce efectos dolorosos.
Por ejemplo para el valor 10-16 watt/cm² el sonido es apenas audible y esa energía sería capaz de hacer
subir a un mosquito, en un año, unos 30 cm en dirección vertical. En cambio el silbato de una fábrica ó
la bocina rutera de un camión, haría ascender en un segundo al mismo mosquito unos 9 mts.
La intensidad mínima para que una onda sonora sea audible es de 10–12 watt/m²
El nivel de intensidad sonora se puede calcular mediante la siguiente expresión logarítmica:
 = 10 log ( I/Io )
donde  : nivel de intensidad sonora
I : intensidad del sonido emitido
Io : intensidad mínima para que una onda sea audible (10-12 watt/m²)
La unidad de  es el db (decibel) y el umbral de sensación desagradable es de 120 db.
El nivel de intensidad del sonido se mide con sonómetros o decibelímetros. La escala de decibeles es
logarítmica, lo que significa que un sonido de 80 db es diez veces mayor que uno de 70 db.
EL RUIDO Y LA CONTAMINACIÓN SONORA:
El mundo en que vivimos está caracterizado por la presencia de sonidos.
El sonido es una forma de transmisión de la energía que nuestro cuerpo recibe y analiza dentro de unos
límites determinados. Rebasarlos supone un riesgo.
Existen diferentes sonidos que pueden ser agradables o desagradables, nos avisan de algún peligro y
nos ponen en guardia, nos aceleran el corazón o nos cortan la respiración. Están presentes en casa, en
el trabajo, en la escuela, en la playa, en el campo, por cualquier lugar que vayamos los podemos
escuchar.
Hay sonidos que adoptan unas características muy especiales, hablamos entonces de ruidos.
El ruido se define como un sonido confuso, innecesario, indeseable, desagradable y falto de armonía;
definición ésta subjetiva, ya que lo que para unos es ruido para otros es música agradable. Por lo tanto
debemos tener en cuenta elementos objetivos para cuantificar el ruido, tales como: la intensidad y la
frecuencia; es sabido que los tonos agudos pueden dañar más el oído interno.
Los ruidos pueden ser naturales, como los provocados por tormentas, o artificiales, que son producidos
por la actividad del hombre.
Actualmente el mundo está saturado de ruidos artificiales, debido a la aplicación sistemática y abusiva
de las fuentes de energía en la industria y la locomoción, sin tener en cuenta el medio ambiente ni la
salud.
Estos ruidos artificiales, de igual manera que son generados por el hombre, pueden ser modificados,
transformados o evitados por el mismo.
De cualquier modo, el límite superior auditivo está en 120 dB, más allá del cual sólo se tiene una
sensación dolorosa e insoportable.
Para la prevención de daño auditivo inducido por ruido, en Estados Unidos toman como límite de
exposición al ruido, en relación con la intensidad del mismo y el tiempo de exposición, la siguiente tabla:
DB Tiempo de exposición ( h o min.)
90
8h
95
4h
100
2h
105
1h
110
30 min.
115
15 min
Más allá de 115 dB no está permitido sin el uso de protectores auditivos, y se recomiendan medidas
complementarias como: planificación y organización administrativa; medición y control de los ruidos y
pruebas audio-métricas.
La OMS recomienda no exponerse a sonidos de intensidades mayores de 65 - 70 dB; sin embargo en
nuestro país el límite permitido a nivel laboral es de 85 dB.
En el daño auditivo por exposición al ruido, no sólo intervienen la frecuencia, la intensidad y el tiempo de
exposición, sino que también influyen la intermitencia ( se toleran intensidades mayores si son
ocasionales y con período de recuperación, sin fatiga residual ), y la susceptibilidad individual ( se
puede valorar a través de la fatiga y adaptación auditiva).
Los efectos perjudiciales del ruido se localizan principalmente en el propio oído y en el sistema nervioso.
A nivel auditivo: + trauma acústico a causa de un sonido muy intenso y breve, que puede llegar a la
sordera temporal o prolongada, dependiendo de las situaciones.
+ fatiga auditiva y sordera de percepción bilateral y simétrica, sobre todo en personas
sometidas a ruidos intensos de modo continuo.
A nivel del sistema nervioso + alteración de la función respiratoria, cardio-vascular y digestiva en casos
de sobresaltos y sustos.
+ molestias, irritabilidad, cansancio, fatiga y, consecuentemente, disminución del rendimiento, incluyendo en ello la disposición y sensibilidad
de cada persona.
No existe tratamiento médico ni quirúrgico para revertir una pérdida auditiva inducida por exposición al
ruido.
Una buena política sanitaria debería hacer aportes para la prevención, estableciendo unos controles
más rigurosos sobre: el tránsito, la publicidad callejera, lugares de recreo, en el trabajo, etc.
La contaminación acústica está considerada la primera causa de contaminación ambiental en Francia,
la segunda causa en Europa y ocupa el cuarto lugar en nuestro país.
Aunque el ciudadano común nunca se detenga a escucharlos, ya sea por hábitos o por no darse cuenta
de ellos, la exposición del organismo a toda clase ruidos, continuos o intermitentes, siempre
superpuestos, es hoy una de las principales causas de dolencia psico-físicas en todo el mundo.
Organismos internacionales, como las Naciones Unidas, UNICEF y la Organización Mundial de la Salud
coinciden en advertir que la sordera, o la pérdida parcial de la audición, es una de las enfermedades de
mayor incidencia de este siglo.
Estudios realizados en la Escuela de Medicina de la Universidad de Miami permitieron determinar que
los ruidos también generaban adicción.
Sabemos que el nivel de sonido producido por amplificadores, radios y grabadores, eleva los niveles
sanguíneos de norepirefrina – adrenalina, y hay evidencia de que algunas personas disfrutan de la
excitación que les produce la adrenalina.
A su vez, las personas sometidas al ruido son más proclives a tener úlceras gastrointestinales debidas a
la excesiva secreción de los jugos gástricos que éste genera.
También el aparato respiratorio se resiente, ya que aumenta la frecuencia respiratoria y disminuye el
aire disponible en los pulmones.
Según estudios realizados por otorrinolaringólogos, la permanencia prolongada en lugares donde hay
sonidos de mucha intensidad (80 decibeles o más), puede ocasionar un trauma acústico crónico.
En algunas esquinas de Buenos Aires (Argentina) se pueden registrar entre 80 y 90 decibeles, lo que
muestra a las claras cuánto puede ser afectado un diariero que se pasa allí 8 horas por día. Esta clase
de traumas es definitiva, porque afecta a las células del órgano de Corti, que son destruidas sin poder
de regeneración y pueden, a largo plazo, provocar la sordera. Los habitúes a las discotecas, en las
cuales el sonido va rebotando en las paredes y puede llegar en algunos sectores a los 120 decibeles,
también son un grupo de riesgo potencial. Los discman, MP3, MP4, etc, también son perjudiciales para
los oídos, ya que la energía se descarga en forma directa en la membrana timpánica no perdiéndose
sonido alguno porque el conducto queda cerrado. El sujeto que lo utiliza a mucha intensidad y durante
un tiempo prolongado, está muy expuesto a padecer trastornos acúfenos en forma casi permanente.
Las principales alteraciones psicomotoras atribuidas a los ruidos es la falta de atención, aumento de
errores, imprecisión en las respuestas y falta de calidad en las mismas.El ruido inesperado, el que el oyente no puede controlar, induce a un sentimiento de impotencia, una
especie de renuncia, y con ello un peor desempeño en las tareas diarias, o en casos peores, a una
suerte de complejo de inferioridad.
La contaminación por ruido sea quizás la forma de contaminación ambiental menos reconocida por el
común de la población. Sin embargo, el volumen total del medio ambiente se duplica cada diez años,
representando una grave amenaza para la salud y el bienestar común.
Todos hemos sido afectados en nuestra tranquilidad y salud desde que las grandes ciudades se han
infestado de alarmas antirrobo de autos, locales y casas, que suelen dispararse por cualquier razón
menos el hurto. Algunas quedan sonando toda la noche mientras, el propietario, a cuadras de distancia,
ni se entera.
Éticamente, es cuestionable que la seguridad de un bien material de una persona se haya convertido en
algo más valioso que la calidad de vida de un vecindario.
En el cuadro adjunto vemos algunas fuentes de contaminación sonora en la vida urbana de cada día:
DB Fuente del ruido
150 Estampido sónico, bomba
de estruendo
130 Despegue de avión
a reacción
125 Moto a escape libre
120 Martillo neumático
115 Bocinazo, concierto de
rock, discoteca
110 Maquinaria industrial
105 Aeropuerto a 300 m
100 Obra en construcción a
15 m
95 Motosierra, cortadora de césped
90 Estación de subte
85 Compresor, tráfico intenso
75 Paso de tren a 50 m, calle transitada
Impacto en el ser humano
Peligro de sordera
Umbral de dolor
Peligro de daño en el acto
Peligro de daño en el acto
Peligro con más de 15
minutos de exposición
Muy perjudicial
Muy perjudicial
Perjudicial
Perjudicial
Levemente perjudicial
Límite tolerable
Soportable
En la naturaleza un ruido fuerte es señal de peligro y nuestro cuerpo sigue reaccionando ante ese
estímulo.
Pero en nuestras sociedades urbanas, como en el cuento del pastorcito mentiroso, los ruidos fuertes se
suceden hasta que se pierde la capacidad de reacción positiva, como tantas veces lo vemos en los
accidentes de tránsito.
En la naturaleza virgen el promedio de fondo sonoro se encuentra entre 15 y 20 dB, en las zonas
agrícolas alcanza 30-35 dB, en áreas suburbanas entre 35-45 dB y en las grandes ciudades 45-75 dB.
El ruido continuo de fondo, proveniente del tráfico, produce una sobrecarga perceptual que el cerebro
humano es incapaz de procesar, lo que deriva en un estado de estrés.
ULTRASONIDOS E INFRASONIDOS
El sonido de baja frecuencia nos puede enfermar, el de alta frecuencia nos puede destruir y el ruido nos
puede matar.
Los oídos humanos tienen la capacidad de registrar sonidos dentro de ciertas frecuencias. Fuera de esa
escala no pueden hacerlo porque carece de células receptoras para identificarlos.
Estos sonidos que no podemos escuchar son los ultra sonidos de una frecuencia superior a 20.000
Hertz, mayor de la que podemos oír y los infrasonidos, inferior a 16 Hertz , más bajos de los que puede
registrar nuestra audición normal.
Infrasonidos: Un infrasonido es una onda acústica o sonora cuya frecuencia está por debajo del
espectro audible del oído humano (aproximadamente 20 Hz).
El infrasonido es utilizado por animales grandes como el elefante para comunicarse en amplias
distancias (sonidos de 100 dB SPL [Nivel de Presión de Sonido] a unos pocos kilómetros a la redonda)
sin problema alguno. La clave de que estos animales puedan oír a dichas distancias es la separación de
sus oídos, ya que esta es directamente proporcional a la frecuencia de onda que pueden captar (en
diferencia con los animales de cabezas pequeñas). Recientemente, se ha demostrado que los elefantes
registran el infrasonido no sólo con sus oídos, sino también al sentir las vibraciones producidas por ellos
mismos mediante sus patas, ya que sus uñas actúan como sensores conductores de sonidos de baja
frecuencia.
Los desastres naturales como erupciones volcánicas, terremotos y tornados producen sonidos de una
intensidad comparable con el sonido que hace una bomba atómica en su explosión, con la diferencia de
que al estar por debajo de los 20 Hz son inaudibles al oído humano; lo que ha permitido iniciar
investigaciones vulcanológicas y meteorológicas, para evitar futuros desastres.
La principal aplicación de los infrasonidos es la detección de objetos. Esto se hace debido a la escasa
absorción de estas ondas en el medio, a diferencia de los ultrasonidos, como veremos. Por ejemplo una
onda plana de 10 Hz se absorbe cuatro veces menos que una onda de 1000 Hz en el agua. El
inconveniente es que los objetos a detectar deben ser bastante grandes ya que, a tales frecuencias, la
longitud de la onda es muy grande lo cual limita el mínimo diámetro del objeto. Como ejemplo diremos
que un infrasonido de 10 Hz tiene una longitud de onda de 34 m en el aire, luego los objetos a detectar
deben tener un tamaño del orden de 20 m en el aire y 100 m en el agua.
Por su parte depredadores como los tigres utilizarían estas frecuencias presentes en sus rugidos como
un complemento de sus tácticas de caza, no para ubicar a sus posibles presas sino por el efecto
paralizante que puede llegar a tener el infrasonido.
Curiosos fenómenos ligados a los infrasonidos
Los infrasonidos pueden alcanzar largas distancias atravesando obstáculos sólidos. Pueden ser oídos
por algunos animales con el oído adaptado a percibir frecuencias distintas a las del humano. Por
ejemplo, los elefantes pueden oir 15 Hz a 2 km de distancia, también tigres y ballenas usarían
infrasonidos para comunicarse.
Los infrasonidos son también normalmente producidos por el cuerpo humano, por ejemplo los músculos
al resbalar unos sobre otros para permitir movimientos pueden producir infrasonidos de 25 Hz, el
corazón produce infrasonidos en torno a los 20 Hz, incluso las orejas provocan infrasonidos (emisión
otoacústica espontánea).
Se considera que los infrasonidos aunque no son conscientemente perceptibles pueden provocar
estados de ansiedad, tristeza, temblores en ocasiones por imperceptibles desplazamientos de aire.
Por ejemplo, ondas de elevado volumen pero comprendidas entre los 0,5 y 10 Hz, son suficientes para
hacer vibrar al vestíbulo (parte del laberinto auricular, en el oído interno).
Los infrasonidos producidos por motores como los de ciertos acondicionadores de aire o aviones de
reacción pueden provocar vértigos, náuseas y cefaleas al ser afectado el laberinto auricular.
Estudios realizados en la Universidad de Coventry, (Inglaterra) en 1998 explicaron cómo los
infrasonidos pueden producir la impresión "concreta" de "sitios embrujados". Se demostró que los
infrasonidos provocaban una pseudo percepción de movimientos a los costados del campo visual. Esta
falsa percepción podía esta provocada por un ventilador, ya que este objeto produce una frecuencia de
18,98 Hz. Incidentalmente la longitud de la sala en la cual Tandy notó esos fenómenos era una fracción
unitaria de la longitud de onda que provocaba el ventilador, por lo que provocaría una onda estacionaria
y tal onda ilusiones ópticas al resonar en los humores de los ojos humanos, tales ilusiones eran
consideradas por algunos como "fantasmas".
ULTRASONIDOS
Un ultrasonido es una onda acústica o sonora cuya frecuencia está por encima del espectro audible del
oído humano (aproximadamente 20.000 Hz).
Algunos animales como los delfines y los murciélagos lo utilizan de forma parecida al radar en su
orientación. A este fenómeno se lo conoce como ecolocalización. Se trata de que las ondas emitidas por
estos animales son tan altas que “rebotan” fácilmente en todos los objetos alrededor de ellos, esto hace
que creen una “imagen” y se orienten en donde se encuentran.
Los ultrasonidos, son utilizados para tanto en aplicaciones industriales (medición de distancias,
caracterización interna de materiales, ensayos no destructivos y otros), como en medicina (ver por
ejemplo ecografía, fisioterapia, ultrasonoterapia).
En el campo médico se le llama a equipos de ultrasonido a dispositivos tales como el doppler fetal, el
cual utiliza ondas de ultrasonido de entre 2 a 3 MHz para detectar la frecuencia cardíaca fetal dentro del
vientre materno.
También son utilizados como repelente para insectos. Hay varias aplicaciones para computadoras y
celulares, las cuales reproducen una onda acústica como fue explicado anteriormente, la cual molesta a
los insectos, en especial a los mosquitos.
En líquidos sometidos a ultrasonidos se forman cavidades que al colapsar producen temperaturas de
hasta 30.000 °C.
Con ultrasonidos de alta frecuencia se puede disolver un cálculo renal sin necesidad de realizar
operaciones cruentas y la baja frecuencia también puede apagar “misteriosamente” una vela.
APLICACIONES DE ULTRASONIDOS EN MEDICINA
Los ultrasonidos son vibraciones acústicas o sonoras de una frecuencia superior a 16.000 Hz, que
corresponden al umbral de la audición humana; aunque los niños tienen un límite de 20.000 Hz,
consideramos como límite agudo medio los 16.000 HZ de los ultrasonidos.
Los ultrasonidos utilizados en fisioterapia tienen frecuencias entre 175.000 y 300.000 Hz y para su
producción contamos con un generador que produce corriente alterna de alta frecuencia y un
transductor que convierte la corriente en vibraciones mecánicas (acústicas).
La intensidad del ultrasonido se mide en watt/cm² y está en función de la potencia del aparato. En
emisión constante podemos utilizar una intensidad entre 0,1 y 3 w/ cm2 y en emisión pulsada las
potencias pueden variar entre 0,2 y 5, con potencias medias de 0,02-1w/ cm2 .
Otra característica propia del ultrasonido es la reflexión y refracción. Aunque el haz de ultrasonido se
propaga en línea recta, como si se tratase de un haz de luz, se puede reflejar en los límites entre tejidos
diferentes, generalmente se refleja un 30% del haz entre las partes blandas y el hueso. La refracción se
manifiesta cuando el haz sónico no es perpendicular a los tejidos.
El ultrasonido necesita un medio de contacto para poder desplazarse, tanto agua, como un globo de
látex o a través de un gel conductor, aunque esto lo veremos más detenidamente en las técnicas de
aplicación del ultrasonido.
Son varios los factores a los que obedecen los posteriores efectos terapéuticos del ultrasonido:
• Efecto térmico: Son, según la mayoría de los autores, los efectos más importantes, por que la
relación entre la elevación de la temperatura de los tejidos superficiales con respecto
a la profundidad de penetración en musculatura y tejidos blandos es muy favorable, comparada a
otras diatermias como la onda corta o microonda. La absorción de los tejidos está muy favorecida y el
coeficiente de absorción es muy alto.
• Efecto mecánico: Los efectos de micromasaje celular son los responsables del aumento de la
extensibilidad del tendón, movilización de adherencias y mejoras del tejido cicatricial.
• Efecto químico: Liberación de sustancias vasodilatadores que favorece las reacciones y procesos
químicos en los tejidos.
Efectos terapéuticos:
• Sobre tejido óseo: el periostio está muy bien inervado por lo que el dolor por sobrecalentamiento nos
alerta sobre una posible sobre-dosificación. Los tejidos situados por delante se
benefician de la reflexión e interferencia. Los situados detrás no reciben energía.
• Músculos: se calientan poco por su baja absorción y gran vascularización.
• Tendones y ligamentos: Se calientan bien por las reflexiones del haz.
Los beneficios que obtenemos en estos tejidos son:
• Diatermia: Como dijimos anteriormente es mejor incluso que la que obtenemos con otros mecanismos como onda corta o microonda.
• Efecto de micromasaje: aumenta la extensibilidad de los tendones, la movilización de adherencias y
mejora el tejido cicatricial.
• Efecto analgésico: disminución de la transmisión del impulso nervioso y de la excitabilidad de la
célula nerviosa
Contraindicaciones absolutas no existen, pero sí debemos tomar precauciones en determinadas zonas
como el ojo, el útero gestante, portadoras del DIU, en la región precordial, en las epífisis de crecimiento,
en el cerebro, en implantes de silicona y cuidado con el ultrasonido continuo en implantes metálicos.
Fenómenos Sonoros
Además de los fenómenos ondulatorios ya estudiados podemos agregar como fenómenos sonoros la
Resonancia y el efecto Doppler.
Resonancia:
Si bien éste no es un fenómeno referido únicamente a las ondas sonoras, la resonancia sonora se
presenta en muchos ejemplos de la vida cotidiana.
Algunas veces ocurre que un objeto interpuesto en el camino de propagación de una onda se pone a
vibrar cuando recibe energía del movimiento ondulatorio. La energía absorbida se emplea en producir
un movimiento de vibración del objeto entero y se dice que dicho cuerpo entra en resonancia con la
onda recibida.
Para entender este proceso se ha de tener en cuenta que todos los cuerpos tienen frecuencias propias
de vibración; si esa frecuencia propia coincide con la de la onda "resuenan" al paso de ésta
El término resonancia se refiere a un conjunto de fenómenos relacionados con los movimientos
periódicos o casi periódicos en que se produce reforzamiento de una oscilación al someter el sistema a
oscilaciones de una frecuencia determinada. Más concretamente el término puede referirse a:
En acústica, la resonancia es el reforzamiento de ciertas amplitudes sonoras como resultado de la
coincidencia de ondas similares en frecuencias, es un caso particular de resonancia mecánica.
En música, la resonancia musical se refiere a los sonidos elementales que acompañan al principal en
una nota musical y comunican timbre particular a cada voz o instrumento musical.
En mecánica, la resonancia mecánica de una estructura o cuerpo es el aumento en la amplitud del
movimiento de un sistema debido a la aplicación de fuerza pequeña en fase con el movimiento.
Un ejemplo muy sencillo de esto es: En 1850 un batallón de soldados franceses atravesaba un puente
en formación y marcando el paso y el puente se hundió. Esto fue debido a que el paso rítmico de la
marcha militar coincidió con la frecuencia de oscilación del puente de modo que el aumento de la
amplitud provocó que se rompiera. Desde entonces los soldados rompen la formación al cruzar un
puente.
Otro ejemplo de resonancia es el de la copa que vibra al rozar con un dedo su borde, dependiendo de la
cantidad de líquido que contenga la copa será la frecuencia de vibración y por lo tanto el sonido
escuchado.
Efecto Doppler:
El efecto Doppler es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo
de la fuente en relación a su observador. Si queremos pensar en un ejemplo de esto es bastante
sencillo.
Seguramente más de una vez hayas escuchado la sirena de un coche policía o de una ambulancia
pasar frente a ti. Cuando el sonido se encuentra a mucha distancia y comienza a acercarse es
sumamente agudo hasta que llega a nosotros.
Cuando se encuentra muy cerca nuestro el sonido se hace distinto, lo escuchamos como si el coche
estuviera parado. Luego cuando continúa su viaje y se va alejando lo que escuchamos es un sonido
mucho más grave.
Esto ocurre ya que las ondas aparentan comenzar a juntarse al mismo tiempo que el coche se dirige
hacia una dirección. La imagen de abajo explica mejor esta idea sobre las ondas y la velocidad de los
coches.
GUIA DE PROBLEMAS:
Ondas y Sonido
1)Cuánto tardará en recorrer 1,5 km una onda de 120 Hz si tiene una longitud de onda es de 1,5 m.
2) Cuánto recorrerá en 10 seg, una onda de 3000 Hz de frecuencia y 5 cm de longitud de onda.
3) Cuántas oscilaciones completará al recorrer 30 m una onda que se mueve a 2000 m/s y tiene 7000 Hz
de frecuencia?.
4) Hallar la longitud de onda de una onda que recorre 500 m en 2,5 seg y cuya frecuencia es de 200 Hz.
5) Qué distancia recorrerá en 10 seg una onda de 6 cm de longitud de onda y de 100 Hz frecuencia
6) Cuál es la frecuencia de una onda de 5 cm de longitud de onda sabiendo que en 4 seg recorre 100m.
7) Un mosquito genera al batir sus alas un molesto sonido de 600Hz de frecuencia, calcular la longitud de
la onda producida sabiendo que la velocidad del sonido es de 330 m/s.
8) Para que el oído humano pueda diferenciar dos sonidos deben llegar con una diferencia de tiempo
de 0,1 seg. A qué distancia mínima de una pared deberá ubicarse para escuchar el eco de su propia
voz.
9) Un sonar emite ondas de 10 cm de longitud de onda. ¿Será perceptible para el oído humano?.
10)Un submarino envía señales para detectar la distancia a la que se encuentran los posibles obstáculos en su camino. Si desde que envía una señal hasta que la vuelve a recibir transcurren 2,3 seg.
Calcular a qué distancia se encuentra el obstáculo?
11)Un hombre se encuentra a 1700 m de una fábrica, cuando oye la sirena de la fábrica su reloj marca las
7 hs y 3 seg. Si sabe que la sirena suena a las 7 hs en punto. Indicar si su reloj adelanta, atrasa o da la
hora exacta.
12)Un sonar emite una onda de 140 Hz de frecuencia y 40 cm de longitud de onda. Si a 300 mts de
donde se encuentra la fuente hay un obstáculo que refleja la onda emitida, y a 30 mts del sonar y en
el camino que recorre la onda hacia el obstáculo hay una persona parada, calcular cuánto tiempo
transcurre desde que percibe la onda emitida hasta que se percibe la onda reflejada.
13) Clasificar las siguientes ondas sonoras en orden creciente según su altura y su intensidad.
y
A
B
t
C
14) A una partícula de aire, llega una onda sonora de 16,5 cm de longitud de onda. En un tiempo t, realiza
200 oscilaciones. Calcular: a) cuánto vale t. b) cuánto recorrió la onda en ese tiempo c) cuál es la
frecuencia del sonido.