Nivel de intensidad; la escala del decibel considerado desde otro punto de vista

Las intensidades que puede captar el oído humano varían entre I0-12 W/m2 y 1 W/m2 (un factor enorme de 1012). El oído humano percibe la intensidad de un sonido como una sensación subjetiva de sonoridad. Sin embargo, si la intensidad se duplica, la sonoridad no se incrementa por un factor de 2. Experimentos realizados por vez primera por A. G. Bell mostraron que para duplicar la sonoridad, la intensidad del sonido debe aumentarse aproximadamente en un factor de 10. Por tanto, conviene especificar el nivel de intensidad β en términos del decibel (dB), que se define como:

β = 10 log I/I0

Donde,

I: Es la intensidad medida

I0: Es algún valor de referencia

Si tomamos l0 como 10-12 W/m2, entonces el umbral de audición corresponde a β = 10 log 1 = 0 dB.

En el umbral del dolor, 1 W/m2, el nivel de intensidad es de,

Fuente puntual:

En el caso particular de las ondas emitidas por una fuente puntual, la energía radiada se dispersa uniformemente sobre los frentes de onda que son superficies esféricas, como se muestra en la Figura 6.5. Puesto que el área de la superficie de una esfera de radio r es 4 π r2, la intensidad a una distancia r de la fuente puntual que irradia con una potencia P, es:

Física - Biofísica, sonido, nivel de intensidad, escala decibel

Figura 6.5: La energía emitida por una fuente puntual se propaga sobre frentes de onda esféricos, cuya superficie tiene un área de 4πr2. La intensidad de las ondas decrece como I α1/r2.

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- Analizaremos aquí la utilización de los ultrasonidos por su capacidad de liberar en los tejidos.  Se denomina ultrasonido a las vibraciones mecánicas propagadas en los medios elásticos que tienen una frecuencia mayor al límite audible (20.000 c/s).

- El sonido, onda mecánica transmitida por vía aérea, hace vibrar la membrana timpánica. Este movimiento oscilatorio se transmite a la ventana oval por la cadena ósea situada en el oído medio.

- La palanca formada por los huesillos aumenta la fuerza del movimiento transmitido al tímpano en un 30%.

La audiometría consiste en la determinación de los umbrales de sensibilidad auditiva de un individuo para las distintas frecuencias (espectro audible). Para ello se considera un sonido como cero decibel cuando tiene la intensidad del mínimo audible para la mayoría de la población a 1000 c/s (10-12 Watt/m2).

La intensidad del sonido audible va desde aquel que produce sobre la membrana del tímpano una presión de 2.10-5 Newton/m2 (sonido mínimo audible; I = 10-12 Watt/m2) hasta el que produce presiones de 28 Newton/m2 (sonido máximo tolerable; I = 102 Watt/m2) (ver cuadro sgte).

- La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad, que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación.

- La amplitud de una onda de sonido es el grado de movimiento de las moléculas de aire en la onda, que corresponde a la intensidad del enrarecimiento y compresión que la acompañan.  Cuanto mayor es la amplitud de la onda, más intensamente golpean las moléculas el tímpano y más fuerte es el sonido percibido, (ver Figura 6.3.).

- Existen distintos métodos para producir sonido de una frecuencia deseada. Por ejemplo, un sonido de 440 Hz puede crearse alimentando un altavoz con un oscilador sintonizado a esa frecuencia. También puede interrumpirse un chorro de aire mediante una rueda dentada con 44 dientes que gire a 10 revoluciones por segundo; este método se emplea en las sirenas, (ver Figura 6.2.).