Ultrasonido





En párrafos anteriores dijimos, que las vibraciones de diferente frecuencia, son percibidas por el oído, como sonidos de distinta altura. A los sonidos bajos, como los producidos por tambores y timbales corresponden frecuencias del orden de 100 a 250 vib/seg, y a los sonidos altos, como los del flautín, 3.000 a 5.000 vib/seg. Aparte de estos que son sonidos musicales, la frecuencia audible llega hasta las 15.000 o 20.000 vib/seg.

Para frecuencias menores de 20 vib/seg, y mayores que 20.000 vib/seg (límites que pueden experimentar variaciones según las diferentes personas) el oído no percibe sonido, sin que ello signifique que estas frecuencias no puedan ser registradas por instrumentos especiales; estas frecuencias reciben respectivamente las denominaciones de infrasonoras y ultrasonoras. Las vibraciones longitudinales que sobrepasan el límite superior de audibilidad, tienen interesantes aplicaciones y se considera que la llamada región de frecuencias ultrasónicas, se extiende hasta la cifra de 5 \times 10^8 vib/seg.

Como generador de ondas ultrasónicas se usa en la actualidad, un cristal de cuarzo, dispuesto entre electrodos metálicos, aprovechando en esta forma, las consecuencias del efecto piezoeléctrico. Aplicando al cuarzo una corriente alterna de frecuencia adecuada, el cristal comienza a vibrar mecánicamente y estas vibraciones de carácter ultrasónico se trasmiten al medio circundante.

Como característica esencial de las ondas ultrasónicas se puede observar, que el efecto de difracción tan notable en las ondas sonoras, casi no se presenta en las ultrasonoras, en virtud de la pequeñez de su longitud de onda. Las ondas sonoras se difractan fácilmente o sea que bordean los obstáculos, en cambio las ultrasonoras no se difractan y ello trae como inmediata consecuencia la formación de verdaderos haces o rayos ultrasónicos de enorme poder de penetración, lo que los ha hecho utilizables en comunicaciones a través del agua por medio del radar.

Estudiando el fenómeno de la refracción en las ondas ultrasónicas se ha observado, que cuando un Tayo de esta naturaleza cambia de medio en el camino de su propagación (aire-agua; cuarzo-aluminio) parte del rayo se refleja y parte se refracta.

La intensidad del rayo trasmitido (refractado) y reflejado, está determinada por la naturaleza de los dos medios. En el fenómeno tiene especial influencia el factor denominado, resistencia de onda del medio, que viene a corresponder al producto "de la densidad de cada medio por la velocidad con que propaga el sonido en él.

Cuanto menor sea la diferencia de la resistencia de onda entre los medios, mayor resulta la energía que pasa del primero al segundo y viceversa. Realizando el cálculo de la denominada resistencia de onda del medio, para aire-agua y también para aluminio-cuarzo, se halla en el primer caso, que la diferencia es muy grande y muy pequeña en el segundo; esto explica la observación práctica hecha sobre que el sonido, no pasa fácilmente del aire al agua y viceversa y en cambio sí, del aluminio al cuarzo y de este a aquel.

El hecho de que las ondas ultrasónicas no se refracten sino que se reflejan intensamente, cuando pasan de un medio a otro entre los cuales existe una gran diferencia respecto a la resistencia de onda del medio, constituye la base y fundamento de un gran número de aplicaciones entre las que pueden citarse: detección de grietas, fisuras, desgastes por rodamiento, análisis en soldaduras, etc., en hélices, planchas, perfiles, tuberías y en general en piezas sometidas a considerable esfuerzo, las cuales exteriormente pueden presentar o aparentar buen estado aun cuando tengan averías interiores.

Las ondas ultrasónicas que se propagan en un metal no pueden, por lo que hemos expuesto atravesar una grieta que se halle localizada en el interior del metal en virtud de la enorme diferencia existente, entre las resistencias de onda de los dos medios, experimentando por tanto una reflexión total. De capital importancia es el papel que juega el ultrasonido, en el comportamiento de algunas especies animales en las que el órgano visual se encuentra muy atrofiado o son animales de vida nocturna.

El murciélago por ejemplo, puede encerrarse en una pieza muy obscura y aun cuando vuele a gran velocidad nunca corre el peligro de estrellarse contra las paredes o demás obstáculos, precisamente porque continuamente está emitiendo ondas ultrasónicas las cuales al reflejarse, informan al animal de la posición de los objetos contra los cuáles podría chocar. Otros animales que emiten y pueden detectar ondas ultrasónicas son: las abejas, las lauchas, los caballos, los perros y aun se cree que las ballenas y delfines

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