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Capacidad de Escuchar
Descripción
Forma como el sonido es traspasado de timpano via yunque a cóclea. La forma como percibimos el nivel de ruido, nuestra capacidad de detectar frecuancia y la sensibilidad asociada. Finalmente nuestra limitación de resolver señales y el eco.
ID:(514, 0)
Estructura del Oído
Imagen
El oído está conformado por el canal auditivo, el tímpano, el yunque y la cóclea. El canal permite que el sonido alcance el tímpano que es una membrana capaz de oscilar y traspasar el movimiento amplificado por el yunque hasta la cloquea. Esta última funciona como un analizador de frecuencias que reporta al celebró la estructura del sonido recepcionado.
ID:(1674, 0)
Dinámica del Oído
Descripción
La intensidad total que llega a las proximidades del tímpano actúa sobre este para ponerlo en movimiento.
La velocidad que logra el tímpano va a depender de la presión
Esta ultima es una medida de la resistencia que opone el tímpano a ser desplazado. Si estudiamos la ecuación nos daremos cuenta que si el oído esta bajo el agua la impedancia disminuye haciéndose bastante mas fácil el escuchar.
Finalmente debemos ver como el yunque funciona igual que un balancín en que el tímpano esta en el lado mas corto y la ventana oval en el mas largo. Por ello la velocidad es amplificada en un factor
El sonido es finalmente procesado en la cóclea en que esta vibra en aquellas zonas que resuenan con la frecuencia de la cantante.
ID:(538, 0)
Estructura de la Coclea
Imagen
La cóclea tiene la forma de un caracol que se vuelve cada vez mas estrecho. Consta de dos cámaras separadas por una membrana que se extienden por todo el largo de la cóclea. El sonido penetra por el canal y la membrana entra en resonancia en una profundidad que depende del largo de onda. De esta forma se desglosa la señal en sus componentes según la frecuencia.
ID:(1866, 0)
Mecanismo de Amplificación
Ecuación
En el oído medio distinguimos el sistema martillo-yunque-estribo que funciona como un balancín y amplifica el movimiento mecánico en función de la diferencia del largo de los brazos. Esto lleva a que la velocidad del tímpano
| $ v_2 = f v_1 $ |
Observamos el canal auditivos, el tímpano, el yunque, la ventana oval y la coclea.
ID:(3408, 0)
Capacidad Auditiva del Oido Humano
Imagen
El oído humano puede captar sonidos con frecuencias entre 20 Hz y 20 kHz. Dicha capacidad se documenta con el numero de decibeles que se amortigua el sonido por frequencia:
De la gráfica se ve que la menor amortiguación es entre 200 Hz y 8 kHz.
ID:(1874, 0)
Nivel de ruido en función de la intensidad sonora
Ecuación
Al igual que en otros sistemas de percepción del ser humano, nuestro oído es capaz de captar variaciones de presión en un rango muy amplio $(10^{-5}-10^2 Pa)$. Sin embargo, cuando percibimos una duplicación en la señal, esto no corresponde al doble de presión o intensidad sonora, sino a la cuadratura de estas magnitudes. En otras palabras, nuestra capacidad de captar señales trabaja con una escala logarítmica y no lineal.
Por ello, se indica el nivel de ruido, aire ($L$) no en la intensidad Sonora ($I$) o la intensidad de referencia, aire ($I_{ref}$), sino en el logaritmo base diez de dichas magnitudes. En particular, se toma la menor intensidad sonora que podemos percibir, la intensidad de referencia, aire ($I_{ref}$)
, y se usa esta como referencia. La nueva escala se define con mediante:
 $ L = 10 log_{10}\left(\displaystyle\frac{ I }{ I_{ref} }\right)$ |
ID:(3194, 0)
Nivel de ruido en función de la presión sonora, aire
Ecuación
El nivel de ruido, aire ($L$) abarca un amplio rango de la presión sonora ($p$), lo que hace útil definir una escala que mitigue esta dificultad. Para ello, podemos trabajar con el logaritmo de la presión normalizado por un valor que corresponda al cero en esta escala. Si tomamos la presión mínima que una persona puede detectar y que definimos como la presión de referencia ($p_{ref}$), podemos definir una escala mediante:
| $ L = 20 \log_{10}\left(\displaystyle\frac{ p }{ p_{ref} }\right)$ |
que comienza en 0 para el rango audible. En el caso del aire, la presión de referencia ($p_{ref}$) es de $20 \mu Pa$.
ID:(3407, 0)
Valores de referencia de la Intensidad
Ecuación
La presión sonora que podemos detectar con nuestro oído, designada como la presión de referencia, agua ($p_{ref}$), es de $2 \times 10^{-5} , Pa$.
Dado que la intensidad Sonora ($I$) está relacionado con la presión sonora ($p$), la densidad del medio ($\rho$) y la velocidad del sonido ($c$), y es igual a
| $ I =\displaystyle\frac{ p ^2}{2 \rho c }$ |
podemos calcular un valor de la intensidad de referencia, aire ($I_{ref}$) basado en el valor de la presión de referencia, agua ($p_{ref}$):
| $ I_{ref} =\displaystyle\frac{ p_{ref} ^2}{2 \rho c }$ |
Esto se logra con una densidad de $1.27 , kg/m^3$ y una velocidad del sonido de $331 , m/s$, equivalente a $9.5 \times 10^{-13} , W/m^2$.
ID:(3409, 0)
Reducción de Nivel de Ruido con la Distancia
Ecuación
Como la intensidad del ruido disminuye con la distancia como
| $ I =\displaystyle\frac{ r_0 ^2}{ r ^2} I_0 $ |
el nivel de ruido bajara con la distancia. Si se reemplaza esta expresión en la del nivel del ruido en función de la intensidad se obtiene
Como el termino en
| $ L = L_0 -40\log_{10}\left(\displaystyle\frac{ r }{ r_0 }\right)$ |
ID:(3410, 0)
Ejemplos de Nivel de Ruido
Descripción
Ejemplos de niveles de ruido se listan en la siguiente tabla:
Fuente | Distancia [m] | dB
:----------|:-------------------:|:--:
Zancudo | | 5
Respiración | | 10
Sala silenciosa | | 20-30
Conversación calmada | 1 | 50-60
Auto | 10 | 60-80
Calle con mucho tráfico | 10 | 80-90
Martillo de percusión | 1 | 100
Avión jet | 100 | 100-140
Rifle | 1 | 140
Avión jet | 30 | 150
ID:(133, 0)