So/Versió per a imprimir

Què és el so?

El so no és un objecte que es mou per l'aire, és una sensació creada pel cervell a l'oïda, al percebre lleugers moviments vibratoris. La vibració la produeix el moviment de les partícules que conformen el medi quan es donen canvis en la pressió, humitat o temperatura al propi medi o quan es canvia d'un medi a un altre diferent.

Natura del So

Des d'un punt de vista físic, el so són ones i comparteixen totes les propietats característiques del moviment ondulatori. De fet, el so pot ser descrit utilitzant la terminologia pròpia de la mecànica ondulatòria.

Perquè hi hagi so, caldrà que es donin dues condicions:

• Una font de vibració mecànica.
• Un medi elástic que permeti la propagació de la perturbació.

Quan parlem de variacions (perturbacions, vibracions, etc), és clar, que hi ha d'haver un valor estàtic, on es donen aquestes variacions. En el cas de l'aire, el valor estàtic serà la pressió atmosfèrica.

Ona Sonora

Les ones sonores són les vibracions/perturbacions causants del so. Aquestes ones es caracteritzen per:

• Són ones mecàniques (ones de compressió), perquè precisen d'un medi (aire, aigua, cos sòlid), que transmeti la pertorbació. És, el propi medi, qui produeix i propicia la propagació d'aquestes ones, amb la seva compressió i expansió. Perquè aquest medi pugui comprimir-se i expandir-se és un requisit fonamental que es tracti d'un medi elàstic. Un cos rígid no permet que les vibracions es transmetin. Sense medi elàstic, no hi hauria so, perquè les ones sonores no es propaguen en el buit.
• Són ones longitudinals, perquè la pressió de les partícules que transporten l'ona es produeix en la mateixa direcció de propagació de l'ona.
• Són ones tridimensionals o esfèriques, perquè es desplacen en tres direccions i els seus fronts d'ona són esferes radials que surten des del focus de la pertorbació en totes les direccions.

Paràmetres físics i unitats de mesura del so

• Freqüència
• Amplitud
• Longitud d'ona
• Període

Freqüència

En mecànica ondulatòria, la freqüència es defineix com el nombre d'oscil·lacions per unitat de temps (generalment, per segon). Entenent per oscil·lació el cicle complet d'una ona.

Si es produeixen moltes oscil·lacions en un segon estarem parlant d'altes freqüències, si, al contrari, són poques, parlem de baixes freqüències.

La freqüència es representa amb la lletra (f)i s'expressa en hertzs.

• 1 Hz equival = 1 cicle/s
• 1 Quilohertz (kHz) = 1.000 Hz.
• 1 Megahertz (MHz) = Un milió d'hertzs.
• 1 Gigaherz (GHz) = Mil milions d'hertzs.

La freqüència està relacionada amb la longitud d'ona. De fet, la velocitat de propagació es defineix com el producte de la longitud d'ona per la freqüència. El que significa que a longituds d'ona més xicotetes major freqüència i viceversa.

L'oïda humana és capaç de percebre freqüències entre 20 i 20.000 Hertzs (cicles per segon). Aquesta resposta en freqüència de l'oïda humana és el que coneixem com audiofreqüències, però l'espectre sonor és molt més ampli.

Amplitud

En acústica, l'amplitud és la quantitat de pressió sonora que exerceix la vibració en el medi elàstic (aire). Així, l'amplitud determinarà la quantitat d'energia (potència acústica) que conté un senyal acústic.

No deu confondrés amplitud amb volum o potència acústica, malgrat que és cert que com més fort se sent un so, major amplitud té, perquè s'exerceix una pressió major sobre el medi.

En definitiva, l'amplitud d'una ona és el valor màxim, tant de positiu com a negatiu, que pot arribar a adquirir l'ona sinusoide.

• El valor màxim positiu que pren l'amplitud d'una ona sinusoïdal rep el nom de "pic o cresta".
• El valor màxim negatiu, "ventre o vall".
• El punt on el valor de l'ona s'anul·la al passar del valor positiu al negatiu, o viceversa, es coneix com “node”, “zero” o “punt d'equilibri”.

En so, normalment, l'amplitud ve definida en decibels SPL ($dB_{SPL}$), o també dbA:

• Els decibels representen la relació entre dos senyals i es basa en un logaritme de base 10 del quocient entre dos nombres.
• les sigles SLP fan referència a la pressió sonora (Sound Pressure Level).
• la sigla A fa referènia a acústic.

Les ones van debilitant-se en la seva amplitud amb forme van allunyant-se del seu punt d'origen. Malgrat que l'amplitud de les ones decreix, la seva longitud d'ona i la seva freqüència romanen invariables.

Longitud d'ona

La longitud d'ona és el paràmetre físic que indica la mida d'una ona. Entenent per tamany de l'ona, la distància entre el principi i el final d'una ona completa (cicle). Així, la longitud d'ona es defineix com la separació espacial existent entre dos punts l'estat de moviment de la qual és idèntic.

La longitud d'ona es representa amb la lletra grega ? (lambda).

Gràficament, la longitud d'ona pot representar-se de tres modes, depenent del punt d'origen que s'elegira:

• Cresta a cresta.
• Vall a vall.
• Punt d'equilibri a punt d'equilibri.

(en el cas de l'ona de la imatge: vall a vall).

La longitud d'ona és igual a la velocitat de propagació de l'ona en el medi dividida per la seva freqüència.

En so, la longitud d'ona es mesura en metres, com qualsevol altra distància. Es poden usar els múltiples del metre com el quilòmetre o els seus submúltiples com el centímetre (cm), el mil·límetre (mm) i el nanòmetre (nm). En el SI la unitat de la longitud d'ona sonora és el nanòmetre (nm) 1 nm = 10^-9 m o el micròmetre (µm); 1 µm = 10^-6 m.

En òptica, (la llum és una radiació electromagnètica) la unitat de mesura de la longitud d'ona és l'angstrom.

Efecte Doppler

L'efecte Doppler consisteix en la variació de la freqüència de qualsevol ona emesa per un objecte en moviment en relació a un subjecte que està aturat. El canvi de freqüència ve donat per una variació de la longitud d'ona.

Un dels exemples més didàctics, és l'aproximació d'un tren fent sonar el xiulet. Mentre s'acosta el so del xiulet es percep més agut i quan s'allunya el so es percep més greu, tot i que el xiulet sempre està emetent amb el mateix to.

Periode (Periode d'ocil·lació)

El període d'oscil·lació és el temps transcorregut entre dos punts equivalents de l'oscil·lació (en la mateixa fase). Per exemple, en una ona sonora, el període és el temps transcorregut entre dos crestes o valls successius. Així, el període d'oscil·lació d'una ona és el temps emprat per la mateixa a completar una longitud d'ona.

Si parlem de senyals elèctriques, el període és el mínim interval de temps que separa dos instants en què el sistema es troba exactament en el mateix estat (mateixes posicions, mateixes velocitats, mateixes amplituds).

El període (T) és recíproc de la freqüència (f).

T = 1 / f.

Fase

El moment o punt en què dos senyals és troben en un instant determinat, una amb respecte l'altra, s'anomena fase. La fase d'ona expressa la posició relativa del pic, node o vall d'una ona, respecte a l'altra ona.

La fase es representa per la lletra grega Fi (f) i pot mesurar-se com un temps, una distància, o un angle (en graus). Quan eixa distància, temps o angle és zero, és diu que les ones estan en fase.

Al contrari, quan les ones no estan en fase, es diu que estan desfasades. És el que es coneix com Desfasament. Aquest desfasament hi pot produir distorsió en el so, inclús, anul·lar-lo per complet (interferència destructiva).

Ones en fase

Dues ones d'igual freqüència en igualtat de fase se sumen (interferència constructiva). El que sumen o resten és la seva amplitud.

Ones desfasades

Dues ones d'igual freqüència en una fase diametralment oposada (en contrafase), es resten (interferència destructiva). El que sumen o resten és la seva amplitud.

Ones en contrafase

El cas extrem, l'anul.lació de les ones es produeix quan aquestes són idèntiques i estan desfasades 180 graus (és a dir, en contrafase). Es diu que s´han cancel·lat.

Potència acústica

La potència acústica és la quantitat d'energia (potència) radiada per una font determinada en forma d'ones per unitat de temps.

La potència acústica ve determinada per la pròpia amplitud de l'ona, perquè quant major siga l'amplitud de l'ona, major és la quantitat d'energia (potència acústica) que genera.

La potència acústica és un valor intrínsec de la font i no depèn del local on es trobe. És a dir, el valor no canvia per estar en un local reverberant o en un de sec. El mesurament de la potència pot fer-se o en la font o a certa distància de la mateixa. S'ha de mesurar la pressió que les ones indueixen en el medi de propagació. En cada cas respectiu s'utilitzaria una unitat de potència acústica del SI diferent: En el cas de fer-ho en la font s'empra el watt (W). En el cas de fer-ho a certa distància s'empra la unitat de pressió el pascal(PA).

Nivell de potència acústica

És la percepció que té l'home de la potència acústica que és el que coneixem com a volum.

El nivell de potència acústica es mesura en decibels (dB). Les persones no perceben de forma lineal el canvi (augment/disminució) de la potència conforme s'acosten/allunyen de la font. La percepció de la potència és una sensació que és proporcional al logaritme d'eixa potència, per tant, és una relació logarítmica:

${L_{W}}=log{\frac {W_{1}}{W_{0}}}$

On W₁ és la potència a estudiar, i W₀ és la potència del llindar d'audició, que expressada en unitats del SI, equival a 10^-12 watts, i que es pren com a referència fixa.

La unitat per a mesurar aquest so seria el bel (B), però com és una unitat molt gran, s'utilitza normalment el seu submúltiple, el decibel (dB), per la qual cosa per a obtindre el resultat directament caldria multiplicar el segon terme de la fórmula per 10.

Atributs, característiques o qualitats del So

To

L'oïda humana és capaç de captar vibracions d'un ampli espectre de freqüències (aproximadament entre 20 i 20.000 hertzs), marge d'audiofreqüències que determina l'anomenat espectre audible. Tradicionalment, aqueste marge es subdivideix en tres franjes.

To greu, Baixa freqüència o Baixos

Els baixos, greus o tons greus són l'interval de les baixes freqüències que l'oïda humana és capaç d'interpretar. Aquest marge està comprès entre els 20 i 500 Hertz.

Tons Mitjos, Freqüències Mitjes o Mitjos

Els tons mitjos són aquells que es corresponen amb l'interval de freqüències intermèdies dins de l'espectre audible. Aquest interval se situa entre els 300 i els 2000 Hz.

Encara que parlem de freqüències mitjanes o intermèdies, cal tenir present que la seva missió principal és separar els aguts dels greus, per la qual cosa, en realitat, és un interval, relativament xicotet dins de les audiofreqüències que l'oïda humana és capaç de percebre i que va dels 20 als 20.000 Hertz.

To agut, Alta freqüència o Aguts

Els sons o tons aguts són els que componen la gamma d'altes freqüències de l'espectre audible que va dels 20 als 20.000 Hertzs, (audiofreqüències que l'oïda humana és capaç de captar).

Este interval d'altes freqüències o tons aguts està comprès entre els 5.000 i 20.000 Hertzs.

Intensitat

La intensitat del so es defineix com la quantitat d'energia (potència acústica) que travessa per segon una superfície que conté un so.

Depèn de l'amplitud de l'ona, perquè quant major siga l'amplitud de l'ona, major és la quantitat d'energia (potència acústica) que genera i, per tant, major és la intensitat del so.

Que es percep subjectivament que és el que es denomina sonoritat i permet ordenar sons en una escala del més fort al més dèbil.
Disminuïx amb la distància de la font. Disminuïx 6dB cada vegada que es duplica la distància a què es troba la font sonora (llei de la inversa del quadrat).

Timbre

El timbre, és la qualitat del so que permet distingir la font del mateix, perquè, a través del timbre l'home es capaç de diferenciar, dos sons d'igual freqüència (to) e intensitat. Aixina, el timbre és la qualitat del so que ens permet distingir la mateixa nota produïda per dos instruments musicals diferents.

Un Do emès per una flauta és distint al Do que emet una trompeta, encara que estiguen tocant la mateixa nota, perquè tenen distints harmònics. En la flauta, els harmònics sos xicotets en comparació amb la fonamental, mentres que en la trompeta els harmònics sos molt més marcats, per això la flauta té un so suau, mentres que la trompeta té un so estrident.

Físicament, el timbre és la qualitat que conferixen al so els harmònics que acompanyen a la freqüència fonamental. Estos harmònics generen variacions en l'ona sinusoïdal base.

Els sons simples o tons purs contenen una única freqüència. És el cas del diapasó de ganxo, utilitzat per a afinar instruments. No obstant, en la naturalesa, no hi ha eixe so pur, lliure d'harmònics.

El Teorema de Fourier afirma que qualsevol forma d'ona periòdica pot descompondré en una sèrie d'ones (harmònics) que té una freqüència que és múltiple de la freqüència de l'ona original (freqüència fonamental). Aixina, els harmònics sos múltiples de la freqüència fonamental, a la que acompanyen

El timbre veu determinat per la quantitat i intensitat estos harmònics. A vegades, com en el cas de l'oboè, estos harmònics poden ser més alts que la pròpia nota fonamental.

Els harmònics varien segons la font, segons el tipus d'instrument, segons el disseny del propi instrument, e, inclús, segons la forma de tocar este instrument. En un sentit figurat, podríem afirmar que els harmònics sos el “ADN” de cada so això es el timbre. Les ones sonores són les causants de que els sons es propaguin i arribin a l’oïda, és a dir, són el mitjà de propagació del so en un medi. Aquestes ones, es transmeten per un medi elàstic a través de la vibració les partícules d’aquest medi. Llavors, quan arriben a l’oïda, aquestes són captades pel pavelló auditiu, després passen al conducte auditiu, i a través d’aquest arriben a la cadena d’ossets. Aquests ossets vibren i mouen el timpà, i alhora, aquest envia els estímuls auditius al cervell.

Com ja hem dit abans, les ones sonores necessiten un medi elàstic per on puguin propagar-se. Aquest medi pot ser líquid, gas o sòlid. Aquesta característica de les ones sonores, les defineix com a ones mecàniques, és a dir, que precisen d’un medi per ser transmeses. A part, també els hi podem atribuir la característica de ser ones esfèriques, ja que es desplacen en tres direccions i els seus fronts d’ona són esferes radials que surten des del focus i es desplacen en totes direccions. També podem dir que són ones longitudinals perquè la pressió de les partícules que transporten l’ona es produeix en el mateix sentit de propagació de l’ona.

Les ones sonores són mesurades amb l’Hertz, que és la unitat que ens diu la quantitat de vibracions sonores que emet una font sonora cada unitat de temps. Tenint en comte aquesta definició, cal explicar que l’oïda humana pot percebre ones sonores amb freqüències entre els 20 i els 20.000 Hz.

Propagació del so

El so es propaga en forma d'ones sonores que son ones mecàniques, longitudinals i tridimensionals.

Per tant, el so, com a ona mecànica, no pot desplaçar-se en buit, necessiten fer-ho a través d'un medi material: gas (aire), líquid (aigua) o cos sòlid. L'existència d'un medi material no es suficient. Es requerix que aquest sigui elàstic. Un medi rígid no permet la transmissió del so, perquè no permet les vibracions i, com hem vist, la propagació de la pertorbació es produïx per la compressió i expansió del medi. És a dir, l'elasticitat del medi permet que cada partícula transmeta la pertorbació a la partícula adjacent, donant orige a un moviment en cadena.

D'altra banda, que el so siga una ona longitudinal implica que el moviment de les partícules que transporta l'ona es produïx en la mateixa direcció de propagació de l'ona.

Per últim, hem definit l'ona sonora como esfèrica o tridimensionals, és a dir, es una ona que es mou en tres direccions i els seus fronts d'ones són esferes radials que ixen de la font de pertorbació en totes les direccions. El principi de Huygens asevera que cadascun dels punts d'un front d'ones esfèriques pot ser considerat com un nou focus emissor d'ones secundàries també esfèriques, que com l'originària, avançaran en el sentit de la pertorbació amb la mateixa velocitat i freqüència que l'ona primària.

Principi de Huygens

Velocitat del so

La velocitat de propagació de l'ona sonora (velocitat del so) depèn de les característiques del medi on es propaga i no de les característiques de l'ona o de la força que la genera.

Malgrat que la velocitat del so no depèn del to (freqüència) ni de la longitud d'ona ni de cap altre paràmetre físic, sí que és important la seua atenuació. Este fenomen s'explica per la llei quadràtica inversa que asevera que cada vegada que s'augmenta al doble la distància a la font sonora, la intensitat sonora disminuïx.

En general, la velocitat del so és major en els sòlids que en els líquids i en els líquids major que en els gasos:

• La velocitat del so en l'aire (a una temperatura de 20 graus) és de 340 m/s.
• En l'aigua és de 1.600 m/s.
• En la fusta és de 3.900 m/s.
• En l'acer és de 6.000 m/s.

La velocitat del so varia davant dels canvis de temperatura del medi. Açò es deu al fet que un augment de la temperatura es traduïx amb un augment de la freqüència amb què es produïxen les interaccions entre les partícules que transporten la vibració i aquest augment d'activitat fa que augmente la velocitat. Per exemple, sobre una superfície nevada, el so és capaç de desplaçar-se travessant grans distàncies. Açò és possible gràcies a les refraccions produïdes davall la neu, que no és medi uniforme. Cada capa de neu té una temperatura diferent. Les més profundes, on no arriba la llum solar, estan més fredes que les superficials. En aquestes capes més fredes pròximes al sòl, el so es propaga amb menor velocitat.

Fenòmens físics que afecten a la propagació del so

Reflexió

La ona blava es l'incident; la roja, la reflectida

Una ona quan topa amb un obstacle que no pot traspassar ni rodejar es reflectix (rebota al medi del qual prové).

EL tamany de l'obstacle i la longitud d'ona determinen si una ona rodeja l'obstacle o rebota cap a la direcció de què provenia.

Si l'obstacle és xicotet en relació amb la longitud d'ona, el so el rodejara (difracció), en canvi, si succeïx el contrari, el so rebota (reflexió).

Si l'ona rebota, l'angle de l'ona reflectida és igual a l'angle de l'ona incident, de manera que si una ona sonora incidix perpendicularment sobre la superfície reflectint-se, torna sobre si mateixa.

La reflexió no actua igual sobre les altes freqüències que sobre les baixes. El que es deu al fet que la longitud d'ona de les baixes freqüències és molt gran (poden aconseguir els 18 metres), per la qual cosa són capaç de rodejar la majoria d'obstacles.

En acústica esta propietat de les ones és àmpliament coneguda i aprofitada. No sols per a aïllar, sinó també per a dirigir el so cap a l'auditori per mitjà de plaques reflectores (reflectors i tornaveus).

Fenòmens relacionats amb la reflexió són:

• Ones estacionàries
• Eco
• Reverberació

Ones estacionàries

Una ona estacionària es produïx per la suma d'una ona i la seua ona reflectida sobre un mateix eix. Depenent com coincidisquen les fases de l'ona incident i de la reflectida, es produirà una modificació del so (augmenta l'amplitud o disminuïx), per la qual cosa el so resultant pot resultar desagradable. En determinades circumstàncies, l'ona estacionària pot fer que la sala entre en ressonància. És un fenomen relacionat amb la reflexió del so.

Quan la longitud d'ona de l'estacionària és igual a una de les dimensions d'una sala (llarg, alt o ample), es diu que la sala està en ressonància. L'efecte és encara més desagradable si és el cas. Hi ha punts on no arriba cap so (interferència destructiva) i altres on l'amplitud es doblega (interferència constructiva) . Gràficament, si vérem l'ona voríem que la sinusoide ha desaparegut i l'ona ha adquirit forma de dents de serra.

L'ona estacionària també s'anomena eigentò o mode de la sala.

Eco

El senyal acústic original s'ha extingit, però encara ens és tornat so en forma d'ona reflectida. L'eco s'explica perquè l'ona reflectida ens arriba en un temps superior al de la persistència acústica.

Es produïx eco quan l'ona sonora es reflectix perpendicularment en una paret. Perquè es produïsca eco, la superfície reflectora ha d'estar separada del focus sonor una determinada distància: 17 metres per a sons musicals i 11.34 metres per a sons secs, la qual cosa es deu a la persistència acústica.

L'oïda pot distingir separadament sensacions que estiguen per damunt del temps de persistència acústica, que és 0.1 segons per a sons musicals i 0.07 segons per a sons secs (paraula). Per tant si l'oïda capta un so directe i, després dels temps de persistència especificats, capta el so reflectit, s'apreciarà l'efecte de l'eco.

Reverberació

Semblant a l'eco. Es produïx reverberació quan les ones reflectides arriben a l'oient abans de l'extinció de l'ona directa, és a dir, en un temps menor que el de persistència acústica de l'oïda. Estes ones reflectides tindràn un retardament no superior a 1/10 de segon o de 17 metres, que és el valor de la persistència acústica. Quan el reptat és major i no parlem de reverberació, sinó d'eco.

En un recinte xicotet la reverberació pot resultar inapreciable, però quant major és el recinte, millor percep l'oïda este retarde o lleugera prolongació del so.

Per a determinar com és la reverberació en un determinat recinte s'utilitza un paràmetre fisc conegut com a temps de reverberació que mesura la persistència del so en una sala després de cessar la font.

Absorció

Quan una ona sonora arriba a una superfície, la major part de la seua energia es reflectix, però un percentatge d'esta és absorbida pel nou medi. Tots els mitjans absorbixen un percentatge d'energia que propaguen, cap és completament opac.

En relació amb l'absorció ha de tindre's en compte:

• El coeficient d'absorció que indica la quantitat de so que absorbix una superfície en relació amb què reflectix.
• La freqüència crítica és la freqüència a partir de la qual una paret rígida comença a absorbir part de l'energia de les ones incidents.

Coeficient d'absorció

El coeficient d'absorció o d'atenuació es definix com el quocient entre l'energia incident i l'energia absorbida per una superfície o substància'. Normalment, s'expressa en una escala de 0 a 1. Com este valor variarà per a cada freqüència, no es pot parlar d'un coeficient únic.

El coeficient d'absorció cal tindre'l en compte a l'hora de condicionar acústicament una sala amb materials que absorbisquen el so, tant pel que fa a l'interior, com al seu aïllament de l'exterior.

Freqüència crítica

Teòricament, quan una ona arriba a una medi rígid es reflectix totalment. Almenys, això hauria de succeir en una paret rígida ideal. No obstant això, en la realitat, com hen vist, cap substància és completament rígida.

La quantitat d'energia absorbida dependrà de la freqüència. La freqüència crítica és la freqüència a partir de la qual un obstacle rígid comença a absorbir part de l'energia de les ones incidents. Esta freqüència crítica dependrà del gruix de l'obstacle. A major gruix, la freqüència incident tindrà menor capacitat de penetració.

Refracció

C1, és el so incident; C2, el refractat

És la desviació que sofrixen les ones sonores en la direcció de la seua propagació, quan el so passa d'un medi a un altre diferent. La refracció es deu al fet que al canviar de medi, canvia la velocitat de propagació del so.

La refracció també pot produir-se dins d'un mateix medi, quan les característiques d'este no són homogenis, per exemple, quan d'un punt a un altre d'un medi augmenta o disminuïx la temperatura. Per exemple, sobre una superfície nevada, el so és capaç de desplaçar-se travessant grans distàncies. Açò és possible gràcies a les refraccions produïdes davall la neu, que no és medi uniforme. Cada capa de neu té una temperatura diferent. Les més profundes, on no arriba el sol, estan més fies que les superficials. En estes capes més fredes pròximes al sòl, el so es propaga amb menor velocitat.

A diferència del fenomen de la reflexió, en la refracció, l'angle de refracció ja no és igual al d'incidència.

Difracció o Dispersió

Parlem de difracció quan el so en compte de seguir en la direcció normal, es dispersa.

L'explicació la trobem en el Principi de Huygens que establix que qualsevol punt d'un front d'ones és suceptible de convertir-se en un nou focus emissor d'ones idèntiques a la que el va originar. D'acord amb este principi , quan l'ona incideix sobre una obertura o un obstacle que impedix la seva propagació, tots els punts del seu pla es convertixen en fonts secundàries d'ones, emetent noves ones, denominades ones difractades.

La difracció es pot produir per dos motius diferents:

1. Perquè una ona sonora troba al seu pas un xicotet obstacle i el rodeja. Les baixes freqüències són rodejen els obstacles amb més facilitat que les altes. Açò és possible, perquè les longituds d'ona en l'espectre audible estan entre 3 cm i 12 m, per la qual cosa són prou grans per a superar la major part dels obstacles que troben.
2. Perquè una ona sonora topa amb un xicotet forat i el travessa. La quantitat de difracció estarà en funció de la mida de la pròpia obertura i de la longitud d'ona.

• Si una obertura és gran en comparació amb la longitud d'ona, l'efecte de la difracció és xicotet. L'ona es propaga en línies rectes o raigs, com la llum.
• Quan la mida de l'obertura és considerable en comparació amb la longitud d'ona, els efectes de la difracció són grans i el so es comporta com si fóra una llum que procedix d'una font puntual localitzada en l'obertura.

Audició i Sistema Auditiu

L'audició són els processos psicofisiològics que proporcionen a l'home la capacitat de sentir/escoltar.

Més enllà de les ones sonores (física del so), el procés de l'audició humana implica processos fisiològics, derivats de l'estimulació dels òrgans de l'audició, i processos psicològics, derivats de l'acte conscient d'escoltar un so.

Podem dividir el sistema auditiu en dos parts:

• Sistema auditiu perifèric (l'oïda), responsable dels processos fisiològics que capten el so i l'envia al cervell.
• Sistema auditiu central (nervis auditius i cervell), responsable dels processos psicològics que conformen el que es coneix com a percepció sonora.

Breu resum del procés d'audició

L'orella capta les ones sonores que es transmeten a través del conducte auditiu fins al timpà. El timpà és una membrana flexible que vibra quan li arriben les ones sonores, aquesta vibració arriba a la cadena d'ossets que amplifiquen el so i ho transmet a l'orella interna a través de la finestra oval. Finalment les vibracions "mouen" els dos líquids que existeixen en la còclea (perilimfa i endolimfa), deformant les cèl·lules ciliades existents en l'interior. Aquestes cèl·lules transformen les ones sonores en impulsos elèctrics que arriben al nervi auditiu i d'aquest nervi a la corfa auditiva que és l'òrgan encarregat d'interpretar els sons.

Sistema auditiu perifèric

El Sistema auditiu perifèric és el responsable dels processos fisiològics de l'audició. Aquests processos permeten captar el so i transforma-ho en impulsos elèctrics suceptibles de ser enviats al cervell a través dels nervis auditius.

El sistema auditiu perifèric el constituïx l'oïda. L'oïda humana es dividix en tres parts:

1. L'oïda externa, que canalitza l'energia acústica.
2. L'oïda mitjana, que transforma l'energia acústica en energia mecànica, transmetent-la - i amplificant-la- fins a l'oïda interna.
3. L'oïda interna, on es realitza la definitiva transformació de l'energia mecànica en impulsos elèctrics.

Oïda externa

Quan el so arriba a l'orella, les ones sonores són arreplegades pel pavelló auricular (o aurícula). El pavelló auricular, per la seua forma helicoïdal, funciona com una espècie de "embut" que ajuda a dirigir el so cap a l'interior de l'oïda.

Sense l'existència del pavelló auricular, els fronts d'ona arribarien de forma perpendicularment i el procés d'audició resultaria ineficaç (gran part del so es perdria):

• Part de la vibració penetraria en l'oïda.
• Part de la vibració rebotaria sobre el cap i tornaria en la direcció de què procedia. (reflexió).
• Part de la vibració aconseguiria rodejar el cap i continuar el seu camí. (difracció).

El pavelló auricular humà és molt menys direccional que el d'altres animals (com els gossos) que posseïxen un control voluntari de la seua orientació. (Els gossos poden moure les orelles a voluntat, els humans no).

Una vegada que el so ha sigut arreplegat el so, les vibracions provocades per la variació de pressió de l'aire creuen el canal auditiu extern i arriben a la membrana del timpà, ja en l'oïda mig.

El conducte auditiu actua com una etapa de potència natural que amplifica automàticament els sons més baixos que procedixen de l'exterior. Al mateix temps, en el cas contrari, si es produïx un so molt intens que pot danyar l'oïda, el conducte auditiu segrega cerumen (cera), amb la qual cosa tanca parcialment el conducte, protegint-lo.

Oïda mitjana

En l'oïda mitja, es produïx la transducció, és a dir, la transformació l'energia acústica en energia mecànica. En este sentit, l'oïda mig és un transductor mecanicoacústic.

A més de transformar el senyal, abans que esta arribe a l'orella interna, l'oïda mitjana l'haurà amplificat.

La pressió de les ones sonores fa que el timpà vibre espentades els ossets, que, al seu torn, transmeten el moviment del timpà a l'orella interna. Cada osset espenta al seu adjacent i, finalment a través de la finestra oval. És un procés mecànic, el peu de l'estrep espenta a la finestra oval, ja en l'oïda interna.

Oïda interna

La força que espenta la venda oval és unes 20 vegades major que la que espentava a la membrana del timpà, la qual cosa es deu a la diferència de mida entre ambdós.

Esta pressió exercida sobre la finestra oval, gràcies a l'helicotrema penetra en l'interior de la còclea (caragol) i posa en moviment el líquid limfàtic (endolimfa o limfa) que esta conté.

El líquid limfàtic es mou com una espècie d'onada i , transmet les vibracions a les dos membranes que conformen la clòcea (membrana tectorial, la superior, i la membrana basilar, la inferior).

Entre ambdós membranes es troba l'òrgan de Corti, que és el transductor pròpiament dit. En l'òrgan de Corti es troben les cèl·lules receptores. Existixen aproximadament 54.000 D'aquestes fibres piloses, disposades en 4 llargues files que són les que arrepleguen la vibració de la membrana basilar.

Com la membrana basilar varia en massa i rigidesa al llarg de la seua longitud la seua freqüència de ressonància no és la mateixa en tots els punts:

• En l'extrem més pròxim a la finestra oval i al timpà, la membrana és rígida i lleugera, per la qual cosa la seua freqüència de ressonància és alta.
• Al contrari, en l'extrem més distant, la membrana basilar és pesada i suau, amb la qual cosa la seua ressonància és baixa freqüència.

El marge de freqüències de ressonància disponible en la membrana basilar determina la resposta en freqüència de l'oïda humana, les audiofreqüències que van des dels 20 Hz fins als 20 kHz. Dins d'aquest marge d'audiofreqüències, la zona de major sensibilitat de l'oïda humana es troba en els 1.000 I els 5.000 Hz.

Esta resposta en freqüència de l'oïda humana, permet que siguem capaços de tolerar un rang dinàmic que va des dels 0 dB (llindar d'audició) als 120 dB (llindar de dolor)

El moviment de la membrana basilar afecta les cèl·lules de l'òrgan de Corti de forma diferencial, en funció de la seua freqüència de ressonància. Al ser espentades contra la membrana tectorial, les cèl·lules piloses generen patrons característics de cada to o (freqüència), que en arribar ací, al final del procés fisiològic, són idèntiques a la so original.

En funció d'estos patrons, al ser estimulades les cèl·lules piloses produïxen un component químic que genera els impulsos elèctrics que són transmesos als teixits nerviosos adjacents (nervi auditiu i, d'ací, al cervell), on es produirà la percepció del so gràcies al sistema auditiu central.

Les cèl·lules de l'òrgan de Corti, (cèl·lules ciliars, capil·lars o piloses), no tenen capacitat regeneradora, és a dir, quan es lesionen es perd audició de forma irremeiable. A més, amb l'edat, descendix l'agudesa auditiva dels sers humans.

Soroll

En l'àmbit de la comunicació sonora es defineix com a soroll tot so no desitjat que interfereix en la comunicació entre les persones o en les seves activitats. Fins i tot una conversa -que en principi té significat- pot ser considerada soroll per les persones que no hi estan involucrades.

Contaminació acústica

L'aire no sols esta contaminat per la pol·lució, sinó que també es veu afectat per la denominada contaminació acústica, que altera les condicions de so normals del medi ambient en una determinada zona. El terme contaminació acústica fa referència al soroll (entés com a so excessiu i molest), provocat per les activitats humanes (trànsit, indústries, locals d'oci, etc), que produïx efectes negatius sobre la salut auditiva, física i mental de les persones. Si bé el soroll no s'acumula, trasllada o manté en el temps com les altres contaminacions, també pot causar grans danys en la qualitat de vida de les persones si no es controla.

Un informe de l'Organització Mundial de la Salut (OMS), considera els 50 dBa, com el límit superior desitjable. A Espanya, s'establix com a nivell de confort acústic els 55 dBa. Per damunt d'este nivell, el so resulta perniciós per al descans i la comunicació.

Segons estudis recents de la Unió Europea (2005): 80 milions de persones estan exposats diàriament a nivells de soroll ambiental superiors a 65 dBa i altres 170 milions, ho estan a nivells ens 55-65 dBa.

Mesura del so (Nivells de soroll)

Per a meda mesurar impacte del soroll ambiental (contaminació acústica) s'utilitzen tres indicadors:

LEQ (Nivell vaig continuar equivalent o Nivell mig equivalent)

El LEQ és el nivell de soroll constant. Mesura en decibels el nivell de soroll un determinat lloc, durant un període de temps.

LDN (Nivell equivalent Dia-Nit)

El LDN mesura el nivell de soroll LEQ que es produïx en 24 hores. Al calcular el soroll nocturn, com no ha d'haver-hi, es penalitza amb 10 dBa als sorolls que es produïxen entre les 10 de la nit i les 7 del matí).

SEL (Sound Eplousure level)

El SEL és el nivell LEQ d'un soroll d'un segon duració. El SEL s'utilitza per a mesurar el nombre d'ocasions en què se superen els nivells de soroll tolerat en llocs específics: barris residencials, hospitals, escoles, etc.

Efectes del soroll sobre la salut

Poden ser:

• Auditius
• No auditius.

El soroll de les perforadores pot ser perjudicial per l'oïda si s'hi està exposat massa temps.

Efectes auditius

El sistema auditiu es ressent davant d'una exposició prolongada a una font de soroll, encara que esta siga de baix nivell. El dèficit auditiu provocat pel soroll ambiental s'anomena socioacusia.

Una persona quan s'exposa prolongadament a un nivell de soroll excessiu, nota un xiulit en l'oïda, esta és un senyal d'alarma. Inicialment, els danys produïts per una exposició prolongada no són permanents, sobre els 10 dies desapareixen. No obstant, si l'exposició a la font de soroll no cessa, les lesions seran definitives. La sordera anirà creixent fins que es perd totalment l'audició.

No sols el soroll prolongat és perjudicial, un so sobtat de 160dBa, com el d'una explosió o un tir, poden arribar a perforar el timpà o causar altres lesions irreversibles.

Les afeccions auditives que produïx el soroll son:

Desplaçament temporal del llindar d'audició

(TSS: TEMPORARY THRESHOLD SHIFT)

Consistix en una elevació del llindar produïda per la presència d'un soroll, existint recuperació total al cap d'un període de temps, sempre que no es repetisca l'exposició al mateix. Es produïx habitualment durant la primera hora d'exposició al soroll.

Desplaçament permanent del llindar d'audició

(PTES: PERMANENT THRESHOLD SHIFT)

És el mateix efecte TSS, però agreujat pel pas del temps i l'exposició al soroll. Quan algú es sotmet a nombrosos TTS i durant llargs períodes de temps (diversos anys), la recuperació del llindar va sent cada vegada mes lenta i dificultosa fins a tornar-se irreversible.

El desplaçament permanent del llindar d'audició està directament vinculat amb la presbiacucia (perduda de la sensibilitat auditiva deguda a l'edat).

La sordera sobrevinguda pel desplaçament permanent del llindar d'audició afecta abdues oïdes i amb idèntica intensitat.

Interferència en la comunicació oral

La intel·ligibilitat de la comunicació es reduïx a causa del soroll de fons.

L'oïda és un transductor i no discrimina entre fonts de soroll,. Aquesta separació i identificació de les fonts sonores es dóna en el cervell. La interferència en la comunicació oral durant les activitats laborals pot provocar accidents causats per la incapacitat de sentir cridats d'advertència o altres indicacions. També en les oficines, o en altres llocs, com en escoles i llars, la interferència en la conversació constituïx una important font de molèsties que pot impedir que el missatge siga entès.

Efectes NO auditius

La contaminació acústica, a més d'afectar a l'orella pot provocar efectes psicològics negatius i altres efectes fisiopatològics.

Per descomptat, el soroll i els seus efectes negatius no auditius sobre el comportament i la salut mental i física de les persones; depèn de les característiques personals. L'estres generat pel soroll es modula en funció de cada individu i de cada situació.

Efectes psicopatològics

• A més de 60 dBa.

• Dilatació de les pupil·les i parpelleig accelerat.
• Agitació respiratòria, acceleració del pols i taquicàrdies.
• Augment de la pressió arterial i mal de cap.
• Menor irrigació sanguínia i major activitat muscular. Els músculs es posen tensos i dolorosos, sobretot els del coll i esquena.

• A més de 85 dBa.

• Disminució de la secreció gàstrica, gastritis o colitis.
• Augment del colesterol i dels triglicèrids, amb el consegüent risc cardiovascular. En malalts amb problemes cardiovasculars, arterioscleròsis o problemes coronaris, els sorolls forts i sobtats poden arribar a causar fins a un infart.
• Augmenta la glucosa en sang. En els malalts de diabetis, l'elevació del sucre pot ocasionar estats de coma i, fins i tot, la mort.

Efectes psicològics

• Insomni i dificultat per a conciliar el son. (es produeix per...)
• Fatiga. (es produeix per...)
• És-tres (per l'augment de les hormones relacionades amb l'és-tres com l'adrenalina).(es produeix per...)
• Depressió i ansietat.(es produeix per...)
• Irritabilitat i agressivitat.(es produeix per...)
• Histèria i neurosi.(es produeix per...)
• Aïllament social.(es produeix per...)
• Falta de desig sexual o inhibició sexual.(es produeix per...)

Tots els efectes psicològics estan íntimament relacionats, per exemple:

• L'aïllament conduïx a la depressió.
• L'insomni produïx fatiga. La fatiga, falta de concertació. La falta de concentració a la poca productivitat i la falta de productivitat a l'éstres.