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¿Por qué soplar un silbato en el oído de alguien lo daña más que soplar directamente en su oreja? ¿No reducirá el silbato la energía total?

Si soplo muy fuerte con un silbato cerca de la oreja de alguien, le dolerá mucho. Pero si soplo directamente a la oreja de una persona, no le dolerá tanto. ¿Pero no debería el silbato (o cualquier otra obstrucción) reducir estrictamente la cantidad de energía que golpea el oído de la persona? Entonces, ¿por qué algo que tiene estrictamente menos energía hace mucho más daño al oído?

La única explicación que se me ocurre es que soplar a través de un silbato produce oscilaciones de mayor frecuencia, que pueden resonar más con los tímpanos, causando más daño.

Por cierto, me adelantaré a que esta pregunta se cierre diciendo que https://physics.stackexchange.com/a/414987/218638 no responde en absoluto. Que se centra más en la presión, y directamente aplicar presión en el oído de alguien (por ejemplo, tapándolo con la boca y soplando después). Me refiero sobre todo a soplar al aire libre, sin aumentar mucho la presión.

Por último, si la resonancia es la respuesta, mi pregunta es: ¿cuál es la frecuencia de resonancia real del tímpano de una persona? ¿O en torno a qué rango aproximado son las frecuencias más peligrosas de escuchar?

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Mark H Puntos 2378

El tímpano se daña si se estira demasiado. El estiramiento se debe a un desequilibrio de la presión a ambos lados del tímpano. Al soplar en el oído se crea una corriente de aire que intenta entrar en él. Al empezar a soplar, entra un poco de aire en el conducto auditivo, lo que aumenta la presión y empuja el tímpano. Sin embargo, el cambio de presión es limitado porque el aumento de presión en el oído impide que entre más aire. Es como intentar verter agua en un vaso ya lleno. Los pulmones humanos no son capaces de crear una corriente de aire lo suficientemente potente como para aumentar mucho la presión en el tímpano (sólo lo suficiente como para resultar muy molesto). Los tanques de aire comprimido con boquillas pueden hacerlo, al igual que las balas de fogueo disparadas con una pistola, por lo que hay que tener precaución al utilizar cualquiera de estos sistemas o cualquier otro sistema de alta presión.

Ahora bien, ¿por qué el sonido daña el oído? Cuando el sonido viaja por el aire, el movimiento general de las partículas de aire es de vaivén, sin movimiento neto del aire. Cuando un sonido entra en el conducto auditivo, la cantidad de aire que hay dentro no cambia. La presión media dentro del conducto auditivo es la misma que la del aire exterior. Por tanto, no hay ningún impedimento para que los sonidos entren en el oído. Esto significa que no se impide que los sonidos más fuertes entren en el oído y presionen el tímpano. Aunque la presión media no ha cambiado, los picos y valles momentáneos de la onda pueden ser mucho mayores o mucho menores que la presión del aire ambiente. Las presiones máximas empujan el oído hacia dentro y las mínimas hacia fuera. Cuanto más fuerte sea el sonido, mayor será el pico de presión sobre el tímpano y mayor la posibilidad de que se produzcan daños permanentes, ya sea por la muerte de las células sensoriales o incluso por el desgarro del tímpano.

En cuanto a las diferentes frecuencias, una búsqueda rápida arrojó dos artículos. Este algo horripilante describe el sometimiento de animales a sonidos muy fuertes y el examen posterior de los daños. Los sonidos fuertes de baja frecuencia (125 Hz) parecían dañar una amplia zona de la cóclea, provocando una pérdida de audición en una amplia gama de frecuencias. Los ruidos fuertes de alta frecuencia (4.000 Hz) parecían dañar sólo una pequeña zona de la cóclea, lo que provocaba una pérdida de audición en una gama más estrecha de frecuencias. Este documento con sujetos humanos concluye que los sonidos fuertes (pero no dañinos) de baja frecuencia afectan a la percepción del sonido durante varios minutos después de la exposición.

Parece que todas las frecuencias dañan el oído cuando el ruido es demasiado fuerte. La única diferencia es si la gama de frecuencias afectadas es amplia o estrecha. Un último apunte: los sonidos que no se oyen, ya sean ultrasónicos o infrasónicos, pueden dañar el oído si son lo bastante fuertes.

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magik8ball Puntos 191

Duele más por la misma razón que dar una palmada en la espalda a alguien no duele, pero hacer la misma palmada con una tachuela en la mano duele mucho más.

Tu pregunta es sobre el daño, pero mencionas el dolor. Aclaremos que son cosas distintas: el dolor es una sensación en el cerebro generada por determinados estímulos. Lo que causa el dolor puede ser una variedad de cosas diferentes, y el "nivel de dolor" no se corresponde estrictamente con la "cantidad de daño implicado".

El fenómeno al que te refieres no parece estar relacionado con la rotura de tímpanos, que suele producirse a decibelios mucho más altos. Más bien, el dolor es probablemente de la estereocilios - pequeños pelos en el oído interno que ayudan a detectar la frecuencia.

Sin embargo, no soy un experto en biología, así que no podría decirte mucho más. Lo que sí puedo decirte es la diferencia entre silbar y soplar a nivel físico. Aquí se producen dos efectos principales:

  1. Un silbato tiene un sesgo mucho más fuerte hacia ciertas frecuencias que soplar. Mientras que unas pocas frecuencias dominan el silbido para hacerlo más distintivo, las muchas frecuencias del soplido se contrarrestan entre sí, de modo que gran parte de la energía vibratoria (sonido) se anula.
  2. Un silbato es un dispositivo mejor para convertir la presión del aire en sonido. Desde el punto de vista energético, simplemente hay más energía presente en forma de sonido que soplando. Por el contrario, al soplar, la mayor parte de la energía permanece como movimiento de aire que se difunde fácilmente de forma inofensiva.

Creo que lo que te falta es la segunda parte: que las vibraciones (el sonido) son una forma de energía distinta del movimiento neto de partículas ("presión" contra el tímpano en este ejemplo). Esto, combinado con la mejor "orientación" de las frecuencias contra determinadas partes del oído, hace que un silbido justo en el oído sea una experiencia muy desagradable.

6voto

Roger Puntos 16

Para poder percibir tonos distintos se necesita algún tipo de resonancias (osciladores armónicos). Si las resonancias son mecánicas (lo que ocurre en el oído interno, al menos en parte, porque también se dice que el oído interno es algo no lineal), pueden sobreexcitarse como cualquier otra resonancia mecánica (pensemos en la Puente Tacoma Narrows 1940). Dado que la resonancia filtra una determinada banda de frecuencias, la cantidad de energía en esta banda de frecuencias determina el daño. Por cierto, no es la resonancia del tímpano lo que importa, sino las resonancias de secciones de la cóclea dentro del oído interno.

Un soplo de aire contiene básicamente una fuerte componente de CC superpuesta por un espectro de ruido de banda ancha. En la CC (frecuencia ultrabaja), el oído interno es insensible y sólo puede dañarse el tímpano. El ruido de banda ancha puede contener mucha energía, pero ésta se distribuye por todas las frecuencias, de modo que un solo oscilador estrecho sólo capta una pequeña fracción.

En cambio, un silbato está "diseñado" para concentrar toda la energía posible en un solo tono. De ahí el mayor daño que puede causar al oído interno.

1voto

chasly from UK Puntos 413

Si me pongo a 100 metros de ti y toco un silbato, lo oirás, incluso por encima del ruido de fondo. Si me pongo a 100 metros de ti y soplo fuerte sin silbato, no oirás nada.

Un silbato emite una nota de una frecuencia - esa frecuencia está diseñada para estar en la parte media a alta del rango auditivo humano. Una gama muy estrecha de células ciliadas del oído se agitará violenta y repetidamente.

Soplar fuerte sin silbar produce ruido blanco, que se extiende por todo el espectro. Las células ciliadas del oído se desplazarán aproximadamente igual y muy poco.

El silbato de árbitro más alto Valkeen - 127,6 dB

Una motocicleta emite 100 dB, un concierto de rock a todo volumen 115 dB y el dolor comienza a los 125 dB. El decibelímetro en la prueba del silbato estaba a 2 metros, así que los jugadores mejor que no se acerquen a los árbitros con los silbatos más altos. https://www.dutchreferee.com/the-decibels-of-popular-referee-whistles/

Sobre el dolor

En la cóclea, un tipo de fibra nerviosa ha desconcertado a los los científicos. Estas fibras misteriosas se parecen a las fibras del dolor en otras partes del cuerpo. cuerpo. ... un laboratorio de la Universidad Johns Hopkins descubrió que cuando ciertas células sensoriales de la cóclea se dañan, como podría ocurrir durante una ruido muy fuerte, liberan una sustancia química que activa las misteriosas del dolor.

https://www.statnews.com/2016/02/18/noise-induced-ear-pain/

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narduk Puntos 11

Otras respuestas han abordado este tema, pero no se han centrado realmente en el principal malentendido de su pregunta.

El dolor de un silbido es 0% causado por el aire que sopla en su oído. Se debe a la intensidad de las vibraciones del aire, que pueden activar los receptores del dolor en el oído o incluso causar daños físicos en el propio tambor de los sensores capilares que contiene.

Soplar no ayuda mucho a hacer vibrar el aire de esa manera, aunque alguien experto en silbar podría hacer algo parecido con los labios y/o los dedos.

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