Aplicación de las ondas sonoras en la medicina
En el campo médico se les llama a equipos de ultrasonido a dispositivos tales como el doppler fetal, el cual utiliza ondas de ultrasonido de entre 2 a 3 MHz para detectar la frecuencia cardíaca fetal dentro del vientre materno. También son utilizados en la detección de tumores cerebrales
(ecoencefalografía) y en otras partes del cuerpo. Las imágenes por ultrasonido, también denominadas exploración por
ultrasonido o ecografía, suponen exponer parte del cuerpo a ondas acústicas de alta frecuencia para producir imágenes del interior del organismo. Los exámenes por ultrasonido no utilizan radiación ionizante (rayos x). Debido a que las
imágenes por ultrasonido se capturan en tiempo real, pueden mostrar la estructura y el movimiento de los órganos internos
del cuerpo, como así también la sangre que fluye por los vasos sanguíneos. Uso del ultrasonido en las mujeres embarazadas
Las ondas sonoras reflejadas por las diferentes partes del útero de una mujer preñada son distintas dependiendo del tejido con el que se encuentran. El examen mediante ultrasonido tiene muchas aplicaciones durante el embarazo, permitiendo encontrar respuestas a toda una serie de dudas médicas. Algunas de las dudas más importantes que el ultrasonido es capaz de esclarecer son las siguientes:
Embarazo ectópico. El ultrasonido puede utilizarse para diagnosticar que el embrión se está desarrollando fuera de lugar, normalmente en una de las trompas de Falopio o en el abdomen en lugar del útero.
Más de un bebé. El ultrasonido se utiliza para ver si una mujer lleva mellizos, trillizos e inclusive un número todavía mayor de fetos.
Verificar la fecha estimada del parto. El tamaño del feto, que puede medirse utilizando ultrasonido, permite a los médicos estimar la fecha del parto con precisión.
Evaluar el crecimiento fetal. Cuando el feto crece de manera más lenta o más rápida de lo esperado, el ultrasonido puede ayudar a determinar la razón, como son 6el exceso de líquido amniótico o el crecimiento insuficiente del feto.
Posibilidad de aborto espontáneo. Cuando se producen sangrados o
hemorragias al comienzo del embarazo o cuando los latidos del corazón o los movimientos del feto parecen haberse detenido, el ultrasonido puede ayudar a determinar si el feto ha muerto y la mujer perderá su bebé.
Ayudar a realizar otros diagnósticos prenatales. Cuando es necesario realizar una amniocentesis o un análisis del vello coriónico, los doctores utilizan el
ultrasonido a manera de guía para extraer las células necesarias para probar la existencia de ciertos defectos de nacimiento.
La interferometría
Se basa en el fenómeno de la interferencia, que podemos producir cuando dos ondas luminosas de exactamente la misma
frecuencia se superponen sobre una pantalla. Además de tener la misma frecuencia, estas ondas deben ser
sincrónicas, es decir que sus diferencias de fase, y por lo tanto las distancias entre las crestas de ambas ondas, deben
permanecer constantes con el tiempo. Esto es prácticamente posible sólo si la luz de ambas ondas que se interfieren proviene de la misma fuente luminosa. Pero si es
solamente una fuente luminosa la que produce la luz, los dos haces luminosos que se interfieren deben generarse de alguna manera del mismo haz. Existen dos
procedimientos para lograr esto: denominamos al primero división de amplitud y al segundo división de frente de onda. Usando estos dos métodos básicos se han diseñado una gran cantidad de interferómetros, con los que se pueden efectuar
medidas sumamente precisas. La figura 18 muestra dos interferómetros muy comunes, el primero es el sistema de dos rendijas de Young, que produce interferencia por frente de onda y el segundo es el de Michelson, que produce interferencia por división de amplitud.
APLICACIONES DE LA INTERFEROMETRÍA La interferometría es ahora una herramienta
indispensable en muchas actividades en las que sea necesario realizar mediciones. A partir de 1947 se han extendido estas técnicas a las ondas de radio, iniciándose así la radio interferometría astronómica. Hoy en día, por medio de técnicas interferométricas se pueden realizar una gran variedad de medidas sumamente precisas, entre las que podemos mencionar las siguientes:
Medida y definición del metro patrón. Medida de las deformaciones de una superficie.
Determinación de la forma exacta de una superficie. Alineación de objetos sobre una línea recta perfecta.
Determinación muy precisa de cambios del índice de refracción en materiales transparentes.
Medición de ángulos.
La lista podría continuarse, pero con estos ejemplos es suficiente para darnos cuenta de la enorme utilidad de la interferometría, o sea del uso de las ondas de luz como unidad de medida.
Aplicaciones de las ondas sonoras en la música
Producción de sonido en instrumentos musicales y sistemas de afinación de la escala. Electroacústica: tratamiento
electrónico del sonido, incluyendo la captación (micrófonos y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrado comprensión, etc.)
amplificación, grabación, producción (altavoces) etc.
Acústica fisiológica: estudia el funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a la corteza cerebral.
Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones.
Aplicaciones de las ondas sonoras en la geofísica
Métodos sísmicos de exploración
Los métodos de exploración sísmicos se basan en la generación de ondas sísmicas por ejemplo por medio de una
explosión o por medio de un rompedor de caída. Las ondas sísmicas son ondas mecánicas y elásticas, pues que las ondas sísmicas causan deformaciones no permanentes en el medio, en que se propagan. La deformación se constituye de una alternancia de compresión y de dilatación de tal manera que las partículas del medio se acercan y se alejan respondiendo a las fuerzas
asociadas con las ondas, como por ejemplo en un elástico extendido. Su propagación se describe por la ecuación de ondas.
Existen ondas de compresión, ondas transversales y ondas superficiales como Love o Rayleigh. Las Ondas de compresión son las más rápidas por eso se llaman ondas primarias (ondas P). Las ondas transversales son un poco más lentas, llegan un poco más tarde a la estación (Ondas secundarias u ondas P). Las diferencias en las
velocidades se usan en la medición de temblores y terremotos. La diferencia entre la llegada de la onda "p" y de la onda "s" (delta t) corresponde a la distancia del foco. (Delta t es grande, sí el foco es muy lejano, porque la onda p se propaga más rápido).
Aplicaciones de las ondas sonoras en la navegación En navegación y el alcance por sonido es una
técnica que usa la propagación del sonido bajo el agua para navegar, comunicarse y detectar otros buques o bancos de pesca, utilizando la reflexión de la onda de forma similar a la que ocurre con el eco. En el caso más común, un emisor dirige los ultrasonidos en el agua de mar de una frecuencia del orden de 50 000 Hz. La distancia puede calcularse de una forma sencilla conociendo la velocidad de transmisión de este tipo de ondas en el agua del mar, que aproximadamente tiene un valor vonda ≈ 1500 m/s, según la fórmula:
Aplicaciones de las Ondas sonoras en la comunicación
Las ondas sonoras desarrollan un papel importante en la comunicación de los hombres, pero los animales no se quedan atrás en
esta materia. El conocimiento de la naturaleza es imprescindible para su
preservación, por eso debemos caracterizar las ondas sonoras y ejemplificar sus
diversas aplicaciones en beneficio del hombre y los animales. Se consideran como características del sonido la intensidad, el tono y el timbre. La intensidad de una onda sonora es la potencia con que actúa la misma sobre la unidad de área normal a la
dirección de propagación. Para que una onda sonora se escuche, es necesario que su intensidad supere un valor mínimo llamado umbral de audición; los sonidos cuya intensidad sea menor que el umbral, no son perceptibles por el oído. El umbral de
audición es diferente para distintas frecuencias y para distintas personas. Si la
intensidad del sonido es muy grande, se produce una sensación dolorosa en los oídos, el valor de intensidad después del cual se produce la sensación dolorosa se denomina umbral doloroso. Entre el umbral doloroso y el umbral de audición se extiende el campo de audición del oído humano. El tono es una propiedad que depende de la frecuencia de las oscilaciones que produce la onda sonora. A las mayores frecuencias corresponden los tonos más altos o agudos, y a las menores los tonos más bajos o graves. El oído es mucho más sensible a las variaciones de tono que de intensidad. Cuando se oyen dos sonidos simultáneos de igual frecuencia, cualquiera que sea su intensidad, decimos que están al unísono, pues se perciben conjuntamente como un solo sonido: ambos tienen igual tono. Se llama timbre a la cualidad del sonido que nos permite diferenciar entre tonos iguales, los que están producidos por fuentes sonoras distintas. Si se emiten simultáneamente dos sonidos de igual tono e intensidad, pero producidos por fuentes sonoras diferentes, el oído encuentra diferencias entre ambos. Así una misma nota musical emitida por un violín y un piano son perfectamente diferenciables, a pesar de tener igual tono.
