Què són les ones sonores?

L'acústica és la branca de la física que s'ocupa de les ones mecàniques. Aquest estudi de les ones sonores va començar amb observacions de les ments més notables de la ciència. El físic italià del segle XV Galileo Galilei va fer una observació significativa sobre la relació entre la freqüència d'una ona i el seu to.

El matemàtic francès Marin Mersenne va ser el primer a registrar la velocitat del so a través de l'aire l'any 1640. La comprensió de les ones i vibracions sonores és una branca forta de l'acústica, perquè cobreix gairebé tots els aspectes de la societat moderna, especialment quan es tracta de l'audició i la comunicació. , pedres angulars de la supervivència.

Com escolten els humans

Des de l'oïda externa, el so entra al conducte auditiu i deriva cap al timpà, que vibra de les ones entrants. Els tres ossos de l'orella, el martell, l'incus i l'estil, reben les vibracions i les amplifiquen abans d'enviar-les a la còclea, una estructura plena de líquid a l'orella interna. El líquid dins de la còclea ondula i els estereocilis, estructures semblants a pèls, situades en diferents regions de la membrana basilar, entonen els sons. Les puntes dels estereocilis s'obren i els neurotransmissors creen senyals elèctrics que es passen al nervi auditiu, que els transfereix al cervell per al seu reconeixement.

segona pel·lícula dels beatles

Què és més ràpid: el so a través de l'aigua o l'aire?

El so actua a la superfície d'un objecte fent que respongui de manera diferent amb diversos mitjans. La vibració és causada pel cop de partícules, on cada col·lisió passa energia d'una partícula a una altra. Alguns comparen aquest procés amb una cursa de relleus, on l'energia és com una batuta que es transfereix d'un corredor a un altre. L'aire és un gas que no té resistència, així que és fàcil iniciar una onada, però no serà ràpid. Com que l'aigua és més densa que l'aire, es requereix més esforç per començar una onada. Però un cop començat, l'energia transferida d'una partícula a una altra ajuda a que les ones sonores es moguin almenys quatre vegades més ràpid que a través de l'aire.

Trencant la velocitat del so

A 68 graus Fahrenheit, la velocitat del so és de 767 mph o 1.125 peus/s. A mesura que augmenta la velocitat de l'objecte, la velocitat local de les ones sonores s'acumula davant d'ell, creant el que algunes persones anomenen una barrera. Quan l'objecte arriba a una certa acceleració, esclata a través de les ones, superant totes les ones sonores i la pressió acumulada. El resultat escoltat a terra és l'explosió coneguda com el boom sonor.

La causa del tro

Alguns creuen que els llamps i els trons són fenòmens separats, quan són el producte de causa i efecte. Un llamp és una combinació de llum, calor i energia. A mesura que es mou, sobreescalfa l'aire circumdant, que s'expandeix tan ràpid que crea el tipus de boom sonor anomenat tro.

Ernst Chladni

El físic i músic d'origen alemany del segle XVIII, Ernst Chladni, estava interessat per la música i la ciència, però es va veure obligat a estudiar dret, a causa de la desaprovació del seu pare. Va rebre la llicenciatura en dret i, a la mort del seu pare, es va sentir lliure de perseguir els seus interessos originals. A partir del treball del físic anglès del segle XVII, Robert Hooke, Chladni va inventar un mètode per visualitzar les ones sonores sobre metall, anomenades plaques de Chladni. La seva demostració va cridar l'atenció i el favor de Napoleó Bonaparte. Per tot el seu treball en aquest camp, molts és conegut com el Pare de l'Acústica.

Mesura del so

Una ona sonora està formada per freqüència i amplitud. La freqüència mesura el nombre de vibracions sonores per segon, mentre que l'amplitud mesura la força de l'ona. Els decibels, dB, denoten l'energia de les ones sonores. Zero decibels és el so detectable més suau i cada augment de 3 decibels duplica la intensitat del so. La parla normal és d'aproximadament 65 dBA, però els nivells sostinguts superiors als 85 dBA poden danyar l'oïda. Per exemple, un concert de rock típic és de 120 dBA de pressió sonora que pot danyar els estereocilis en menys d'un minut.

El so viatja directament?

La presència d'objectes al seu pas pot afectar el moviment de les ones sonores. Per exemple, quan el so colpeja un objecte dur, es reflecteix i forma un eco. Els objectes més suaus absorbeixen els sons per evitar que viatgi més. Tot i que les ones sonores viatgen en línies rectes, depèn del que hi ha al seu camí. L'ús d'aquestes característiques d'eco i d'absorció ajuda els científics a investigar les profunditats oceàniques.

pentinat de cabells grisos

Psicoacústica

L'estudi de com els humans perceben determinats sons s'anomena psicoacústica. El que el cervell fa amb el que senten les orelles és una qüestió de molts factors, inclòs el temps i la freqüència. La psicoacústica estudia com les ones sonores es converteixen en estímuls neuronals, així com aplicacions més comercials, com les tècniques de compressió de dades i la reducció del soroll d'àudio en telecomunicacions. Les oïdes humanes tenen un rang de freqüències de 20 Hz a 20.000 Hz, que disminueix amb l'edat. Aquest camp pot ajudar els metges a comprendre millor la dinàmica de la pèrdua auditiva.

Ecolocalització

Utilitzat per dofins, ratpenats i balenes, l'ecolocalització utilitza ones sonores per produir ecos. L'eco rebota, torna a les orelles de l'animal, ajudant-lo a determinar la distància, la mida i la forma. Per als humans, l'ecolocalització pot fer el mateix. Els cecs i amb discapacitat visual creen sons tocant els seus bastons o picant els dits, cosa que els pot ajudar a orientar-se i navegar pel món.

Investigar com el so ajuda a la memòria

Les ones theta són impulsos elèctrics entre 4 i 7 Hz que ajuden a induir la relaxació. Els científics estan provant un dispositiu d'entrament que utilitza la combinació de so i llum per millorar l'activitat de l'ona theta i millorar la memòria. Els resultats van mostrar que l'augment de la memòria i l'activitat theta van durar un temps després d'apagar el dispositiu.