viernes, 10 de marzo de 2017

La física del sonido

Los sonidos que perciben nuestros oídos son en realidad vibraciones del aire que al llegar al oído interno se transforman en señales eléctricas que pueden ser entendidas por el cerebro. El número de vibraciones de cada sonido se mide por cuantas veces sucede por segundo. La frecuencia del sonido por segundo se mide en hercios (Hz). Un ejemplo muy general de como ubicar los sonidos en rangos de Hz:
 
Tonos graves: de 125 Hz a 250 Hz. 
Tonos medios: de 500 Hz a 1000 Hz. 
Tonos agudos: de 2000 Hz a 4000 Hz. 


Los seres humanos tenemos un rango auditivo que oscila entre los 20 Hz y los 20,000 Hz. Debajo de 20 y arriba de 20,000 Hz el oído humano es incapaz escuchar estos sonidos pero esto no quiere decir que no haya ningún ser vivo que sea capaz de detectarlos. 

¿Quien no se ha despertado gritándole al perro porque ladra y ladra y no entiende porque lo hace?. No es por malcriado, ni porque esta loco. Tampoco porque les guste despertarnos. Esto sucede porque un perro y otros animales tienen un oído mucho más desarrollado que el de los humanos. Eso les permite escuchar ruidos menores y mayores a los que escuchamos nosotros.

Cientos de animales emiten sonidos imperceptibles para nosotros y que a ellos les son útiles para sobrevivir. Si son capaces de emitirlos, obviamente son también capaces de detectarlos, tanto si son sonidos producidos por ellos mismos, por otros individuos de la misma especie, por individuos de otra especie, o por fuentes no vivas. Veamos algunos ejemplos: 

Aves:
La capacidad auditiva de las aves está en el rango de por debajo de los 20 Hz -infrasónico- a por encima de los 20,000 Hz –ultrasónico-. Generalmente se comunican entre los 10,000 y 50,000 Hz. El rango de frecuencias dentro del cual las aves realizan sus llamados varía dependiendo de la calidad del hábitat y los sonidos del ambiente. Se ha sugerido que cantos con poco ancho de banda, bajas frecuencias, modulación de baja-frecuencia e intervalos inter-elementos largos son comúnmente escuchados en hábitat con estructuras de vegetación complejas 

Ballenas: 
El canto de las ballenas es la colección de sonidos que emiten las ballenas para comunicarse. El rango de frecuencias de las ballenas dentadas va desde 40 Hz a 325,000 Hz.
El rango de frecuencias producido por las ballenas barbadas va de los 10 Hz a los 31.000 Hz.
En el Océano Atlántico, las ballenas azules emiten sus quejidos con un rango de frecuencia de 10Hz a 39 Hz, con frecuencias dominantes entre 16 Hz y 28 Hz. 

Caballos:
Los caballos pueden escuchar sonidos entre 55 Hz y 33,500 Hz a diferencia del hombre que no puede escuchar sonidos más altos de 20,000 Hz. A pesar que el equino tiene un oído muy sensible, escuchando sonido de altas frecuencias, su habilidad para localizar la fuente de un sonido no es muy precisa. Ellos pueden solo localizar la dirección general de un ruido, pero no su origen exacto. 

Delfines:
Los delfines emiten sonidos infinitamente variados silbidos, ronquidos, gruñidos, tintineos, tamborileos, utilizan para ello su faringe, pero las ondas sonoras que utilizan son amplificadas por los tejidos adiposos de su cabeza. Elaboran sonidos de una frecuencia comprendida entre 100 y 150.000 Hz. A diferencia del hombre se guían por el eco de los sonidos y no por las fuentes directas. El mito que los delfines salvan a los hombres de los tiburones llevándolos a la playa es porque hacemos tanto ruido en el agua, ruidos que no escuchamos pero los tiburones si, que los delfines para que no lleguen los tiburones nos alejan de la manada de delfines.

Elefantes:
El elefante africano emite llamadas con una frecuencia de entre 15 Hz y 40 Hz, las cuales son producidas en la garganta y pueden ser escuchadas por otros elefantes hasta a 10 km de distancia. Un humano gritando es significativamente afónico comparado con los elefantes. 

Palomas:
El espectrograma de la paloma común tiene un rango de frecuencias que se encuentra entre los 350-600 Hz. Observemos que no son infrasonidos pero las palomas también pueden detectar explosiones nucleares a más de 1000 km de distancia. 

Gatos: 
La estructura del oído interno del gato le permite responder a sonidos de hasta 65.000 hercios y posiblemente también más altos. Esto supone, al menos, una octava y media por encima del límite auditivo humano superando incluso la conocida aptitud del perro para oír sonidos ultrasónicos.

Perros:
Tiene un oído mucho más desarrollado que el humano porque les permite localizar con precisión emisiones sónicas en la oscuridad. Algunos estudios ubican su umbral superior de frecuencia audible en los 35,000 Hz y otros sostienen que su capacidad auditiva va hasta los 100,000 Hz. Una noche en 1,923 en una amplia zona de Japón, miles de perros aullaron durante horas, sin ningún motivo aparente, al rato morían 142.000 japoneses en uno de los terremotos más terribles de la historia. 

Jirafas:
Contrario a la creencia popular que son mudas, las jirafas emiten gracias a sus enormes pulmones, sonidos que no son audibles para el oído humano ya que se comunican entre ellas y con otros animales a través del infrasonido. 

Ranas:
Los ultrasonidos se emiten en una frecuencia superior a los 20,000 Hz, es decir por encima de los sonidos detectables por el hombre y mucho más alto que el rango de 5 a 8 kHz emitido por la mayoría de los anfibios y reptiles. Sin embargo hay ranas que pueden escuchar sonidos de hasta 38,000 hercios, la frecuencia más alta de entre los anfibios 

Ratones:
En el caso de los ratones estos usan el ultrasonido para la comunicación entre madre y la cría, ya que con la vocalización de frecuencias altas por parte de su madre estimula el desarrollo del comportamiento normal de las crías. La emisión de sonidos va desde los 30,000 Hz hasta sobrepasar los 80,000 Hz. Las frecuencias emitidas al principio son muy altas y luego van bajando pero manteniéndose en ultrasónicas.

Murciélagos:
Dependiendo de las especies de murciélagos algunos pueden sobrepasar de 100,000 Hz. Las emisiones de ultrasonidos, la llamada del murciélago, utiliza una gama de frecuencias comprendida entre 14 000 y 100,000 Hz muy por encima de la capacidad auditiva del oído humano. Cuando cazan producen sonidos a muy baja frecuencia (10-20 Hz) que al rebotar en las superficies regresan al oído. Durante la fase de búsqueda el sonido emitido es sincrónico con la respiración y con la frecuencia de aleteo. Esto lo hace para conservar energía. Después de detectar a su presa, los murciélagos incrementan la frecuencia de los pulsos, acabando con el zumbido final a frecuencias superiores a 200 Hz. Durante la aproximación al objetivo, la duración y la energía del sonido van decreciendo. El mejor radar del mundo.

Vacas:
Las vacas son más sensibles que los humanos a los ruidos de alta frecuencia. La sensibilidad auditiva de las vacas está sobre los 8.000 Hz. Los ruidos fuertes o inesperados son altamente estresantes para el ganado. Los bovinos que son transportados en medio del tráfico pueden sufrir infartos por bocinazos y los ruidos de los motores.

Después de leer esto, ¿No nos sentimos los humanos un poco sordos respecto de los animales? ¿Un poco aislados del mundo natural? Allá afuera hay cientos de sonidos que simplemente no escuchamos porque nuestros oídos no han evolucionado lo suficiente como los de otros mamíferos.

¿Emitirán sonidos armónicos los animales? ¿Cantaran? Nuestro zoocentrismo simplemente nos dicta que lo que escuchamos es lo único que existe. Que equivocados estamos!