¿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?

Question

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?

Answer 1

Esta respuesta es muy especulativa.

Primero supongamos que hay más que suficiente energía contenida en el acto de alguien que sopla aire para dañar el tímpano.

Pero ahora consideremos las fluctuaciones de presión en el espacio de frecuencias. Alguien soplando aire la presión básicamente va de la presión ambiente y luego aumenta un poco y luego realmente no fluctúa. Así que la frecuencia de la fluctuación de alguien soplando es básicamente DC.

El oído/tímpano puede soportar básicamente relativamente fluctuaciones de CC de gran amplitud en la presión.

En la gama de audio (2 kHz - 20 kHz), sin embargo, el oído es muy sensible, ya que es donde nuestro oído actúa realmente como sensor de audio. En esta gama hay componentes en el oído que pueden captar pequeñas fluctuaciones de amplitud si están en la frecuencia adecuada. Estos componentes sensibles sólo lo son en un estrecho rango de frecuencias, pero provocarán señales de dolor o daños con una amplitud moderada, especialmente si se compara con la amplitud de la fluctuación de presión de CC de alguien que sopla aire.

Por lo tanto, aunque alguien sople aire puede tener mucha energía y producir un gran cambio de presión, todo esto sucede en CC en el espacio de frecuencias, y ninguno de los componentes sensibles del oído tiene capacidad de respuesta en CC.

Cuando alguien sopla en un silbato, éste actúa como una especie de cavidad o resonador que convierte una fracción de la energía del soplido en oscilaciones en la gama de frecuencias audibles, donde el oído es muy sensible. Es cierto que esta oscilación sólo contiene una fracción de la energía de alguien que sopla directamente, pero el oído es mucho más sensible en la gama de frecuencias de audio que en corriente continua.

Answer 2

El oído interno no es un sensor de presión. Es un sensor de vibraciones bastante sensible. En su interior hay una membrana en la que las distintas partes tienen frecuencias propias diferentes, y hay pelos diminutos y extremadamente sensibles que captan las vibraciones en cada una de ellas.

Cuando el tímpano sólo es empujado por alguien que sopla en el oído, no ocurrirá gran cosa. La membrana del interior de la cóclea no vibrará mucho y los pelos no se excitarán. El oído puede soportar tanta presión como le permita el tímpano.

Cuando el tímpano vibra rápidamente debido, por ejemplo, al sonido de un silbato, se activa la maquinaria de detección de la cóclea. La membrana y los pelos vibran violentamente en resonancia con el sonido. Si las vibraciones resultantes son demasiado fuertes para el interior de la cóclea, se producen daños.