E1 Propagación del Sonido en Medios Biológicos

Tópico

Una fuente sonora, al vibrar, empuja y libera de forma alternada a las partículas del medio que tiene justo al lado, y esas partículas del medio, al recibir ese empujón, no se alejan permanentemente de su posición original sino que oscilan de un lado a otro, siguiendo la misma dirección en la que viaja el empuje que reciben de la fuente sonora. Esa forma de oscilar, en la misma dirección en la que se propaga la perturbación y no perpendicular a ella, es lo que define a una onda longitudinal, y el sonido, en cualquier medio biológico, viaja siempre como una onda longitudinal.

Cuando las partículas del medio que están junto a la fuente sonora se acercan entre sí por el empuje que reciben, forman una zona de compresión, una región donde la presión es momentáneamente más alta que la presión de equilibrio del medio; cuando esas mismas partículas del medio se alejan entre sí en el momento en que la fuente sonora las libera, forman una zona de rarefacción, una región donde la presión es momentáneamente más baja que la presión de equilibrio del medio. Cada zona de compresión empuja a las partículas del medio que tiene justo adelante, haciendo que esas partículas del medio, más lejos de la fuente sonora, formen a su vez una nueva zona de compresión, mientras la zona de rarefacción original les cede el lugar detrás; de esta manera la alternancia entre zonas de compresión y zonas de rarefacción se transmite de un grupo de partículas del medio al siguiente, y a esa alternancia que se transmite de un punto a otro del medio se le llama presión acústica.

La velocidad a la que la presión acústica se transmite de un grupo de partículas del medio al siguiente depende de qué tan rígidamente estén unidas entre sí las partículas de ese medio y de qué tan pesadas sean: cuanto más rígidamente unidas y más livianas son las partículas de un medio, más rápido se empujan unas a otras y más rápido viaja la presión acústica a través de ese medio. Por eso la velocidad del sonido no es la misma en el aire, en la linfa que llena ciertas cavidades del oído interno y en el tejido óseo que forma parte del cráneo: las partículas del tejido óseo están unidas mucho más rígidamente entre sí que las partículas de la linfa, y las partículas de la linfa a su vez están unidas más rígidamente entre sí que las partículas del aire, así que la presión acústica viaja más lento en el aire, más rápido en la linfa, y más rápido todavía en el tejido óseo.

La velocidad del sonido en un medio determinado, junto con la frecuencia con la que la fuente sonora empuja y libera a las partículas del medio, determina la longitud de onda: la distancia que separa a una zona de compresión de la siguiente zona de compresión en ese mismo medio. Cuanto mayor es la velocidad del sonido en un medio, mayor es la longitud de onda para una misma frecuencia de la fuente sonora, porque la presión acústica avanza más lejos antes de que la fuente sonora vuelva a empujar a las partículas del medio en el mismo sentido. Además de la longitud de onda, la presión acústica también tiene una intensidad: cuanto más fuerte empuja la fuente sonora a las partículas del medio que tiene al lado, mayor es la diferencia de presión entre cada zona de compresión y cada zona de rarefacción, y mayor es la intensidad de la presión acústica que finalmente viaja por el medio.

Toda esta cadena de compresiones y rarefacciones que se transmite de un grupo de partículas del medio al siguiente es, en definitiva, cómo la presión acústica viaja desde la fuente sonora hasta el pabellón auricular, la parte visible del oído que recibe finalmente esa presión acústica y la dirige hacia el resto del sistema auditivo. La velocidad del sonido, la longitud de onda y la intensidad que describe este modelo no son propiedades fijas de la presión acústica en abstracto, sino propiedades que dependen del medio que esa presión acústica está atravesando en cada tramo de su recorrido —aire, linfa o tejido óseo—, así que cualquier cálculo posterior sobre cómo el sonido llega al pabellón auricular y de ahí al resto del oído tiene que partir de identificar primero qué medio está atravesando la presión acústica en cada etapa.

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