Conceptos Fundamentales de la Física del Sonido y la Audición

I. Preguntas de Opción Múltiple y Respuestas Correctas

1. La función principal de la cadena de huesecillos (martillo, yunque y estribo) en el oído medio es:

   C.) Amplificar la vibración mecánica de la Membrana Timpánica y transmitirla a la ventana oval del oído interno.

2. ¿Qué parámetro físico del sonido determina la cualidad conocida como Tono (o Altura)?

   B.) La Frecuencia, medida en Hertz (Hz).

3. El proceso de Transducción en el oído ocurre en la siguiente forma secuencial, en términos de transformación de energía:

   C.) Onda acústica → Vibración mecánica → Movimiento de líquido → Señal eléctrica.

4. ¿Cuál de estas afirmaciones describe correctamente la unidad del decibelio (dB) según su naturaleza matemática?

   C. Es una unidad logarítmica, relativa y adimensional.

5. Respecto a la Velocidad del Sonido (v), ¿cuál de estas afirmaciones es correcta?

   C. La velocidad del sonido es la rapidez a la que viaja la perturbación a través del medio, no la velocidad de oscilación de las partículas.

6. La principal diferencia entre un Sonido Armónico (p. ej., una nota musical) y el Ruido Inarmónico en el Espectro Sonoro es:

   C. Las frecuencias del sonido armónico son múltiplos exactos y enteros de una Frecuencia Fundamental (f1).

7. Si un operario está expuesto a un ruido constante con picos de alta energía a 8000Hz (agudos), ¿qué zona de la cóclea se encuentra bajo mayor riesgo de daño por esta frecuencia?

   C. La Base de la cóclea (cerca de la ventana oval).

8. La parte del oído interno que NO está directamente relacionada con la audición, sino exclusivamente con el equilibrio estático y dinámico, es:

   C. Los Conductos Semicirculares.

9. ¿Cuál de los siguientes términos se utiliza en Higiene Industrial para representar el Nivel de Presión Sonora Continuo Equivalente Ponderado A (LAeq)?

   D. La Dosis Acumulada de ruido recibida por el trabajador, normalizada a 8 horas.

10. El nivel de referencia (0dB) para la escala de presión sonora es el que corresponde al:

    C.) El Umbral de Audición (oído humano promedio).

11. Al comparar la propagación del sonido en un material sólido (p. ej., acero) y en un gas (aire), se observa que:

    A.) La velocidad es mucho mayor en el sólido, debido a su mayor rigidez y elasticidad.

12. El instrumento de medición utilizado en Higiene Industrial para medir la Dosis de Ruido Acumulada que un trabajador recibe durante toda su jornada laboral es el:

    B.) Dosímetro.

13. La Red de Ponderación A (dBA) atenúa significativamente las frecuencias bajas (graves) de una medición. ¿Cuál es la razón de esta atenuación?

    B.) El oído humano es menos sensible a los sonidos graves que a los medios y agudos.

14. Un sonido es catalogado como infrasonido si:

    D. Su frecuencia es inferior al umbral de audición humana (20Hz).

15. ¿Qué parámetro físico de la onda sonora está directamente relacionado con la cualidad conocida como Intensidad (Volumen)?

    D. La Amplitud (o Presión Acústica).

II. Preguntas de Desarrollo y Explicación

1. Función de la Endolinfa

La endolinfa cumple una doble función esencial en el oído interno:

• Transmisión Mecánica: Permite transmitir el movimiento vibratorio dentro de las estructuras membranosas de la cóclea (conducto coclear) y los canales semicirculares.
• Estimulación Sensorial: Su movimiento estimula las células ciliadas del órgano de Corti, lo cual es fundamental para transformar la vibración mecánica en impulsos nerviosos (audición). Además, interviene directamente en la detección del movimiento para el equilibrio dentro del sistema vestibular.

2. Importancia de la Ponderación A (dBA) en Prevención

Es crucial utilizar la Red de Ponderación A (dBA) en lugar del decibelio físico (dB) para medir el riesgo de daño auditivo porque:

La red de ponderación A simula la sensibilidad real del oído humano. El oído no responde con la misma eficiencia a todas las frecuencias; es mucho menos sensible a los sonidos muy graves o muy agudos que a los tonos medios. Por lo tanto, el valor en dBA representa de manera más precisa el impacto biológico o el riesgo real de daño auditivo que un valor físico en dB sin ponderar.

3. Diferencia entre Sonido Armónico y Ruido Inarmónico

La diferencia fundamental radica en la estructura espectral:

• Sonido Armónico (Tono Puro o Musical): Está compuesto por una Frecuencia Fundamental (f1) y sus armónicos, los cuales son múltiplos enteros exactos de esa frecuencia fundamental (2f1, 3f1, 4f1, etc.). Esto genera una percepción clara de tono.
• Ruido Inarmónico: No presenta una relación matemática definida entre sus frecuencias componentes. Su espectro es desordenado y continuo, lo que resulta en una percepción de sonido sin tono definido (ejemplo típico: ruido industrial).

4. Frecuencia, Periodo y Relación Matemática

Definiciones:

• Frecuencia (f): Es el número de ciclos completos que realiza una onda sonora por unidad de tiempo, medida en Hertz (Hz).
• Periodo (T): Es el tiempo que tarda la onda en completar un ciclo, medido en segundos (s).

Relación Matemática: La frecuencia y el periodo son inversamente proporcionales: $$f = \frac{1}{T}$$

5. Función de la Trompa de Eustaquio

La Trompa de Eustaquio (o tuba auditiva) es fundamental para la audición porque su función principal es equilibrar la presión del aire entre el oído medio y la atmósfera exterior (nasofaringe). Si esta presión no está igualada, el tímpano no puede vibrar libremente en respuesta a las ondas sonoras, lo que dificulta o impide la correcta transmisión mecánica del sonido hacia el oído interno.

6. Implicación de la Escala Logarítmica del Decibelio

Que la escala del decibelio (dB) sea logarítmica implica que:

• Un pequeño incremento numérico en dB corresponde a un gran incremento real en la energía o intensidad del sonido. Por ejemplo, un aumento de 10 dB representa una duplicación de la energía sonora.

Esto afecta nuestra percepción del volumen porque el oído humano percibe el sonido de forma no lineal, siguiendo aproximadamente la Ley de Weber-Fechner. La escala logarítmica del dB se ajusta a esta respuesta sensorial, haciendo que los cambios percibidos sean más uniformes a lo largo del amplio rango dinámico de audición humana.

7. Propagación del Sonido y el Vacío

El fenómeno de la propagación del sonido se explica como la transmisión de una perturbación mecánica a través de un medio elástico (sólido, líquido o gas). Esta propagación ocurre mediante la sucesión de compresiones (zonas de alta presión) y rarefacciones (zonas de baja presión) de las partículas del medio.

El sonido no puede existir en el vacío porque el vacío es la ausencia total de materia. Dado que el sonido requiere partículas materiales que puedan vibrar y transferir esa energía mecánica de unas a otras, sin un medio, la onda sonora no tiene soporte para propagarse.

8. Definición y Ejemplos de Ruido Inarmónico

Un Ruido Inarmónico es un sonido complejo compuesto por un conjunto de frecuencias que no guardan una relación armónica o de múltiplos enteros entre sí. Su espectro sonoro es desordenado y continuo.

Ejemplos de generación en el ámbito industrial:

• Maquinaria industrial pesada (ej. prensas o cizallas).
• Motores de combustión interna en funcionamiento.
• Martillos neumáticos o herramientas de impacto.