ESTRUCTURA DEL APARATO RESPIRATORIO
El aparato
respiratorio se divide en dos partes desde el punto de vista funcional
§
a) Sistema de conducción o vías aéreas.
Vías
respiratorias o sistema respiratorio conductor
§
Vías
aéreas altas: fosas
nasales y faringe.
§
Vías
aéreas bajas: laringe,
tráquea y bronquios.
La faringe es un conducto complejo
que conecta la cavidad nasal y la cavidad oral con el esófago y con la laringe.
Es una zona de paso mixta para el alimento y el aire respirado.
Laringe
La laringe tiene una región
denominada la glotis, formada por dos pares de pliegues o cuerdas vocales,
siendo los pliegues superiores las cuerdas vocales falsas y los pliegues
inferiores las cuerdas vocales verdadera.
Tráquea
La tráquea es un conducto de unos 12
cm de longitud y 2,5-3,5 cm de diámetro, que conecta la laringe con los
bronquios. La tráquea se divide en dos conductos o bronquios primarios, uno dirigido hacia el pulmón izquierdo y otro
dirigido hacia el derecho. Dentro de cada pulmón, los bronquios primarios van
subdividiéndose en bronquios secundarios, terciarios y así sucesivamente hasta
llegar a las vías aéreas de conducción de menor calibre o bronquiolos
terminales.
Pulmones
Los
pulmones son dos masas esponjosas situadas en la caja torácica, formados por
los bronquios, bronquiolos y alvéolos, además de los vasos sanguíneos para el
intercambio. El pulmón derecho es mayor que el izquierdo y presenta tres
lóbulos. El izquierdo es más pequeño debido al espacio ocupado por el corazón y
sólo tiene dos lóbulos.
Pleura
Es una
membrana serosa que tapiza los pulmones doblada sobre sí misma. Dispone de dos
hojas, la externa o parietal, adherida a la cara interna de la pared costal; y
la interna o visceral, que se encuentra adherida firmemente a los pulmones.
Entre ellas prácticamente no hay separación, tan sólo un poco de líquido que
las mantiene aún más adheridas entre sí.
Vascularización
e inervación de los pulmones
El aporte
de sangre a los pulmones es tan importante para la respiración como la entrada
de aire al espacio alveolar. La circulación pulmonar dispone de una extensa red
de capilares (300 millones) que rodean cada uno de los alvéolos. La superficie
total de este lecho capilar es de unos 70 m2, lo que permite una
estrecha correlación entre las superficies alveolares y endoteliales. De esta
forma se garantiza una correcta difusión de los gases respiratorios.
Hasta las
vías respiratorias llegan fibras procedentes del sistema nervioso autónomo que
inervan las fibras musculares lisas de esta zona.
Funciones
del sistema de conducción
En las
cavidades nasales la presencia de los cornetes da lugar a un incremento de
superficie recubierta por un epitelio columnar ciliado y con gran cantidad de
células mucosas. Además también hay pelos o vibrisas y una densa red de
capilares a nivel de la submucosa. Estas características estructurales, permite
que el aire al penetrar en las fosas nasales, desarrolle, por lo tortuoso de su
recorrido, un flujo turbulento que golpea contra las paredes, permitiendo así
las funciones siguientes:
§
Filtrado
del aire inspirado,
eliminando las partículas en suspensión que tengan un diámetro superior a las
4-6 micras.
§
Calentamiento
del aire, por contacto con el flujo
sanguíneo, pudiendo elevarse la temperatura del aire de 2 a 3ºC.
§
Humidificación
del aire, el recorrido por las vías
aéreas altas produce una saturación de vapor de agua (100%).
§
Protección, ya que la presencia de terminaciones nerviosas
sensoriales del nervio trigémino detectan la presencia de irritantes y produce
el reflejo del estornudo.
Barrera
hemato-gaseosa
La
barrera entre el gas situado en el interior del alvéolo y la sangre en la densa
red capilar que tapiza los alvéolos, barrera hemato-gaseosa o membrana
alvéolo-capilar, es de aproximadamente 0,5 μ.
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INTERCAMBIO DE GASES
El aire entra al cuerpo primero a
través de la boca o la nariz, se desplaza rápidamente por la faringe (garganta)
pasa a través de la laringe, entra a la tráquea, que se divide en bronquios
derecho e izquierdo en los pulmones y luego se divide aún más en ramas cada vez
más pequeñas llamadas bronquiolos. Los bronquiolos más pequeños terminan en
pequeños sacos de aire llamados alvéolos, los cuales se inflan durante la
inhalación y se desinflan durante la exhalación.
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PRESIÓN RESPIRATORIA
Mecánica
Respiratoria: Inspiración y Espiración
El aire
se inhala por la nariz, donde se calienta y humedece. Luego, pasa a la faringe,
sigue por la laringe y penetra en la tráquea.
A la
mitad de la altura del pecho, la tráquea se divide en dos bronquios que se
dividen de nuevo, una y otra vez, en bronquios secundarios, terciarios y,
finalmente, en unos 250.000 bronquiolos.
Al final
de los bronquiolos se agrupan en racimos de alvéolos, pequeños sacos de aire,
donde se realiza el intercambio de gases con la sangre.
Al
inspirar y espirar realizamos ligeros movimientos que hacen que los pulmones se
expandan y el aire entre en ellos mediante el tracto respiratorio.
El
diafragma hace que el tórax aumente su tamaño, y es ahí cuando los pulmones se
inflan realmente. En este momento, las costillas se levantan y se separan entre
sí.
En la
espiración, el diafragma sube, presionando los pulmones y haciéndoles expulsar
el aire por las vías respiratorias. Es cuando las costillas descienden y quedan
menos separadas entre sí y el volumen del
tórax disminuye.
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MECANISMO QUE LLEVAN Y SE OPONEN AL COLAPSO PULMONAR
El
colapso pulmonar puede ser causado por una lesión al pulmón. Las lesiones
pueden abarcar herida por arma de fuego o cuchillo en el tórax, fractura de una
costilla o ciertos procedimientos médicos.
En
algunos casos, un colapso pulmonar es causado por ampollas de aire (vesículas)
que se rompen, enviando aire hacia el espacio que rodea el pulmón. Esto puede resultar
de los cambios de presión del aire como sucede al bucear o viajar a grandes
alturas.
Las
personas altas y delgadas y los fumadores tienen mayor probabilidad de sufrir
un colapso pulmonar.
Las
neumopatías también pueden incrementar la posibilidad de sufrir un colapso
pulmonar y son, entre otras:
- Asma
- EPOC
- Fibrosis quística
- Tuberculosis
- Tos ferina
En
algunos casos, un colapso pulmonar ocurre sin ninguna causa. Esto se denomina
neumotórax espontáneo o atelectasia pulmonar.
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VOLUMENES CAPACIDADES PULMONARES
- Volumen corriente o
tidal (VC ó VT):
volumen de aire inspirado o espirado en cada respiración normal; es de
unos 500mL aproximadamente.
- Volumen
de reserva inspiratorio (VRI):
volumen adicional máximo de aire que se puede inspirar por encima del
volumen corriente normal mediante inspiración forzada; habitualmente es
igual a unos 3,000mL.
- Volumen
de reserva espiratorio (VRE):
cantidad adicional máxima de aire que se puede espirar mediante espiración
forzada, después de una espiración corriente normal, normalmente es de
unos 1,100mL.
- Volumen
residual (VR):
volumen de aire que queda en los pulmones y las vías respiratorias tras la
espiración forzada, supone en promedio unos 1,200mL aproximadamente. Este
volumen no puede ser exhalado. (D)
- Capacidad
Inspiratoria (CI):
Es la cantidad de aire que una persona puede respirar comenzando en el
nivel de una espiración normal y distendiendo al máximo sus pulmones
(3,500mL aprox). CI = VC + VRsI
- Capacidad
Residual Funcional (CRF):
Es la cantidad de aire que queda en los pulmones tras una espiración
normal (2,300mL aprox). CRF = VRE + VR
- Capacidad
vital (CV): Es la
cantidad de aire que es posible expulsar de los pulmones después de haber
inspirado completamente. Son alrededor de 4.6 litros. CV = VRI + VC + VRE
- Capacidad
pulmonar total (CPT):
Es el volumen de aire que hay en el aparato
respiratorio, después de una inhalación máxima voluntaria. Corresponde a
aproximadamente 6 litros de aire. Es el máximo volumen al que pueden
expandirse los pulmones con el máximo esfuerzo posible (5,800mL aprox).
CPT = VC + VRI + VRE + VR
Valores constantes
- volumen corriente: 500ml
- volumen de reserva
inspiratorio:3000ml(con esfuerzo inspiratorio)
- volumen de reserva
espiratorio:1000ml(con esfuerzo espiratorio)
- volumen residual:1200ml
- capacidad vital:volumen de
reserva inspiratorio(3000ml)+volumen de reserva
espiratoria(1000ml)+volumen circulante(500ml)= 4500ml
- capacidad inspiratoria: volumen
circulante(500ml)+volumen de reserva inspiratoria(3000ml)= 3500ml
- capacidad espiratoria: volumen
residual(1200ml)+volumen de reserva espiratoria(1000ml)= 2200ml
- capacidad pulmonar total: capacidad vital(4500ml)+volumen residual(1200ml)= 5700ml.
VR = Volumen Residual.
Este es el volumen de aire que
permanece en las vías respiratorias y pulmones después de espiración máxima. No
se puede determinar mediante la espirometría sino para ello se emplea la
pletismografía corporal. En promedio es de 1200ml.
Combinando estos volúmenes obtenemos lo que llamamos capacidades pulmonares:
CI = Capacidad Inspiratoria.
Es el volumen que una persona puede
inspirar después de una expiración normal y es de 3500ml aproximadamente.
Capacidad inspiratoria CI = Volumen corriente VC + Volumen de reserva inspiratorio VRI
CRF = Capacidad Residual Funcional.
Capacidad inspiratoria CI = Volumen corriente VC + Volumen de reserva inspiratorio VRI
CRF = Capacidad Residual Funcional.
Este es el volumen que queda en los
pulmones después de una expiración normal. Sirve para mantener constantes las
presiones parciales de O2 y CO2; supone unos 2300ml.
Capacidad residual funcional CRF = Volumen residual VR + Volumen de reserva espiratorio VRE
CV o CVF= Capacidad Vital o Capacidad Vital Forzada.
Capacidad residual funcional CRF = Volumen residual VR + Volumen de reserva espiratorio VRE
CV o CVF= Capacidad Vital o Capacidad Vital Forzada.
La capacidad vital es la cantidad de
aire que los pulmones son capaces de mover, o lo que se puede espirar tras una
inspiración profunda. Es la suma de Volumen corriente VC, Volumen de reserva
inspiratorio VRI y Volumen de reserva espiratorio. La capacidad vital,
como todos los volúmenes y capacidades, dependen de la altura de la persona y
se puede calcular mediante las fórmulas.
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FORMAS QUÍMICAS DE TRANSPORTAR CO2
El O2 y el CO2 son transportados a través de los diferentes compartimentos por difusión. En la mayoría de los animales existe un sistema específico de transporte; el sistema circulatorio. O2 y CO2 son moléculas de tamaño similar; el transporte es similar.
FASES EN EL TRANSPORTE
Paso del aire o agua a la superficie
respiratoria: movimientos respiratorios.
Difusión de gases a través del
epitelio a la circulación sanguínea.
Transporte de los gases.
Difusión a los tejidos.
En mamíferos, la sangre contiene una
parte de los gases en disolución. Otros animales tienen todos sus gases en
disolución. La parte no diluida necesita un medio de transporte; los pigmentos
respiratorios. En el hombre, 0.2 ml de O2/100 ml de sangre van diluídos, y 20
ml de O2/100 ml de sangre van en pigmentos.
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| UNIDAD RESPIRATORIA. MEMBRANA RESPIRATORIA. REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN |
1. Una monocapa de líquido que cubre la superficie interior del alveolo y que contiene el surfactante (dipalmitoillecitina).
2. El epitelio alveolar, formada por neumocitos tipo 1 y neumocitos tipo 2
Este último sintetiza el surfactante.
3. La membrana basal alveolar.
4. El espacio intersticial entre alveolo y capilar pulmonar.
Contiene una delgada capa de líquido. Drena vía capilares linfáticos – conducto torácico – vena cava superior – aurícula derecha.
5. membrana basal capilar.
6. endotelio capilar.
A pesar de ser 6 capas, la membrana respiratoria tiene un espesor muy delgado, solo de 0.5 micras, en cambio si tomamos en cuenta la superficie total de los 300 millones de alveolos, su área es muy amplia de 70 a 100 metros cuadrados.
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REGULACIÓN DE LA
La
contracción de los músculos respiratorios se debe a impulsos nerviosos
originados en las motoneuronas correspondientes de la médula espinal. La
inervación de tatos músculos es recíproca, es decir, tanto su contracción como
cl miro incremento de su tono, son concomitantes con la relajación de sus
antagonistas. Con otras palabras: la contracción de los músculos inspiratorios
determina simultáneamente la disminución del tono de los espiratorios y
viceversa.
La
sección de la médula por encima de la segunda vértebra cervical, suprime total
y definitivamente los movimientos respiratorios. Este hecho pone en evidencia
que las motoneuronas medulares carecen de actividad espontánea y que los
estímulos que regulan su actividad provienen de centros respiratorios
superiores. A su vez, la sección del neuroeje por encima del bulbo raquídeo no
suprimí sino sólo modifica el ritmo de la respiración. Puede concluirse, por lo
tanto, que las neuronas generadoras de los impulsos que producen las contracciones
rítmicas de los músculos inspiratorios, están ubicadas en el bulbo. Apoya esta
interpretación el hecho que al estimular ciertas regiones del bulbo (piso del
IV ventrículo) la respiración se detiene en posición inspiratoria, es decir, se
produce una apoca inspiratoria. Existen, además, en ambos lados de la línea
media del bulbo, células neuronales cuya excitación produce apoca espiratoria
de carácter transitorio, que a pesar de la manutención de la estimulación,
desaparece en algún momento dando lugar a una inspiración. Existen, pues, en
ambos lados de la línea media del bulbo, centros inspiratorios y espiratorios.
Estos centros bilaterales ubicados en la formación reticular del bulbo, no
están bien delimitados, encontrándose las neuronas que los integran dispersas.
Los
centros respiratorios bulbares reciben aferencias de regiones superiores del
sistema nervioso central. Su actividad es, sin embargo, rítmica y automática,
es decir, conservan esta actividad aun cuando se suprime la influencia de los
centros superiores.
La
sección de la protuberancia o puente de Varolio, a nivel de su tercio inferior,
detiene transitoriamente la respiración en posición inspiratoria (apoca
inspiratoria), que se alterna con espiraciones profundas. Resulta así un tipo
de respiración cuya frecuencia es menor, pero su profundidad es mayor que la
normal (respiración apnéusica o apneusis). Al seccionar el bulbo, por debajo de
la sección anterior, la respiración apnéusica desaparece para dar lugar
paulatinamente a una respiración normal. Hechos que indican que al nivel
protuberancial deben existir neuronas que regulan rítmicamente, directa o
indirectamente, los centros bulbares responsables de la inspiración. La
interrelación funcional normal entre los centros bulbares y protuberanciales
es, por consiguiente, indispensable para que la respiración sea rítmica y
normal. Las células neuronales en la parte superior de la protuberancia, cuya
exclusión origina la respiración apneusica, constituyen el centro neumotáxico.
Para explicar la apneusis se postula la existencia de neuronas facilitadoras de
la respiración, ubicadas en el tercio inferior de la protuberancia. El conjunto
de estas neuronas facilitadoras forma el centro apnéusico. El centro
neumotáxico ejercería a nivel de los centros de inspiración una acción
inhibidora rítmica sobre los impulsos facilitadores provenientes del centro
apnéusico. Al excluir el centro neumotáxica, por sección transversal a nivel
del tercio superior de la protuberancia y siempre que se hayan seccionado ambos
nervios vagos (ver más adelante), los impulsos provenientes del centro
apnéusico prevalecen y estimulan el centro inspiratorio, produciéndose la
respiración de tipo apnéusico ya menciona.
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REGULACIÓN
DE LA ACTIVIDAD DEL CENTRO RESPIRATORIO Y VITALOMETRIA
El
centro respiratorio (CR) se encuentra en el bulbo raquídeo, que es la parte más
baja del tronco del encéfalo. El CR recibe señales de control de sustancias
químicas, neuronales y hormonales y controla la velocidad y la profundidad de
los movimientos respiratorios del diafragma y otros músculos respiratorios. La
lesión a este centro puede llevar a una insuficiencia respiratoria central, que
requiere ventilación mecánica, pero por lo general el pronóstico es grave.
En
los individuos saludables la presencia de niveles elevados de dióxido de
carbono en la sangre es el estimulante que el CR responde con el fin de dar
señal a los músculos respiratorios que respiren. Los quimiorreceptores
encontrados en los cuerpos carotídeos y aórticos son responsables de la
detección de este dióxido de carbono.
Los
individuos que sufren de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica por lo
general tienen un nivel crónicamente elevado de dióxido de carbono presente en
su sangre debido a su función pulmonar disminuida. Como resultado, sus
quimiorreceptores específicos se desensibilizan a la hipercapnia y en su lugar
responden a una cantidad disminuida de oxígeno presente.
Los
grupos de células nerviosas en el cerebro que regula la respiración rítmica son
conocidos colectivamente como centros respiratorios.
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SONIDO
El sonido (del latín sonĭtus, por
analogía prosódica con ruido, chirrido, rugido, etcétera), en física, es
cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas
(sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio
elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.
El sonido humanamente audible consiste
en ondas sonoras que se producen cuando las oscilaciones de la presión del
aire, son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el
cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido
toma la forma de fluctuaciones de presión.1 En los cuerpos sólidos la
propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.
Representación esquemática del oído,
propagación del sonido. Azul: ondas sonoras. Rojo: tímpano. Amarillo: Cóclea.
Verde: células de receptores auditivos. Púrpura: espectro de frecuencia de
respuesta del oído. Naranja: impulso del nervio.
La propagación del sonido involucra
transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas
que se propagan a través de un medio elástico sólido, líquido o gaseoso. Entre
los más comunes se encuentran el aire y el agua. No se propagan en el vacío, al
contrario que las ondas electromagnéticas. Si las vibraciones se producen en la
misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una onda
longitudinal y si las vibraciones son perpendiculares a la dirección de
propagación es una onda transversal.
La fonética acústica concentra su
interés especialmente en los sonidos del habla: cómo se generan, cómo se
perciben, y cómo se pueden describir gráfica o cuantitativamente.
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AUDICIÓN
El sonido se canaliza en el conducto auditivo y
provoca el movimiento del tímpano.
El tímpano vibra con el sonido.
Las vibraciones del sonido se desplazan por la
cadena de huesecillos hasta la cóclea.
Las vibraciones del sonido hacen que el fluido
de la cóclea se mueva
El movimiento de este fluido hace que las
células ciliadas se inclinen. Las células ciliadas producen señales neurales
que son captadas por el nervio auditivo. Las células ciliadas de un extremo de
la cóclea envían información de los sonidos graves, y las células ciliadas del
otro extremo envían información de los sonidos agudos.
ONDAS SONORAS
Una onda sonora es una onda
longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido. Si se propaga en un
medio elástico y continuo genera una variación local de presión o densidad, que
se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasiperiódica. Mecánicamente
las ondas sonoras son un tipo de onda elástica.
Las variaciones de presión, humedad o
temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo
forman. Cada molécula transmite la vibración a las que se encuentren en su
vecindad, provocando un movimiento en cadena. Las diferencias de presión
generadas por la propagación del movimiento de las moléculas del medio,
producen en el oído humano una sensación descrita como sonido.
Modo de propagación
El sonido está formado por ondas mecánicas
elásticas longitudinales u ondas de compresión en un medio. Eso significa que:
Para propagarse precisan de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido) que
transmita la perturbación (viaja más rápido en los sólidos, luego en los
líquidos va lento, y aún más lento en el aire, y en el vacío no se propaga). Es
el propio medio el que produce y propicia la propagación de estas ondas con su
compresión y expansión. Para que pueda comprimirse y expandirse es
imprescindible que éste sea un medio elástico, ya que un cuerpo totalmente
rígido no permite que las vibraciones se transmitan. Así pues, sin medio
elástico no habría sonido, ya que las ondas sonoras no se propagan en el vacío.
Además, los fluidos sólo pueden
transmitir movimientos ondulatorios en que la vibración de las partículas se da
en dirección paralela a la velocidad de propagación a lo largo de la dirección
de propagación. Así los gradientes de presión que acompañan a la propagación de
una onda sonora se producen en la misma dirección de propagación de la onda,
siendo por tanto éstas un tipo de ondas longitudinales (en los sólidos también
pueden propagarse ondas elásticas transversales.
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VELOCIDAD Y VARIACIÓN DEL SONIDO
VELOCIDAD DEL SONIDO
El sonido es una vibración mecánica de
las partículas de aire, que en contacto con el tímpano, se transmite al oído. A
través del oído interno y el nervio auditivo el cerebro interpreta estas
vibraciones. Lo que el cerebro interpreta es lo que oímos.
La vibración de una partícula
significa que esta se mueve, en las proximidades de su posición original, y
pasada la vibración, volverá a su posición original.
En el aire los movimientos de las
partículas son longitudinales, en la dirección de avance del sonido.
Si tenemos una superficie que vibra,
como puede ser el cono de un altavoz, la vibración se transmite a las
partículas de aire que están en contacto con la superficie, empujándolas hacia
adelante ya hacia atrás, estas a su vez empujan a las siguientes y cuando las
primeras se retraen (se vuelven hacia atrás) las segundas también y así se va
propagando la onda por aire.
La velocidad con que se propagan
depende del material que sirve como medio de transporte. Cualquier alteración
de las propiedades del material, como su temperatura, densidad, humedad
relativa, entre otros hace variar la velocidad de propagación.
Variación de la velocidad del sonido
con la temperatura
ELEMENTOS DE UNA ONDA
Cresta: es la parte más elevado de una
onda.
Valle: es la parte más baja de una
onda.
Elongación: es el desplazamiento entre
la posición de equilibrio y la posición en un instante determinado.
Amplitud: es la máxima elongación, es decir,
el desplazamiento desde el punto de equilibrio hasta la cresta o el valle.
Longitud de onda (l): es la distancia
comprendida entre dos crestas o dos valles.
Onda completa: cuando ha pasado por todas
las elongaciones positivas y negativas.
Período (T): el tiempo transcurrido
para que se realice una onda completa.
CUALIDADES DEL SONIDO
Un aspecto importante que debemos
conocer para sensibilizar nuestros oídos a la escucha activa es la
identificación de las cualidades sonoras.
Podemos distinguir cuatro
cualidades:
La altura o tono. Está determinado por
la frecuencia de la onda. Medimos esta característica en ciclos por segundos o
Hercios (Hz). Para que podamos percibir los humanos un sonido, éste debe estar
comprendido en la franja de 20 y 20.000 Hz. Por debajo tenemos los infrasonidos
y por encima los ultrasonidos.
La intensidad. Nos permite distinguir
si el sonido es fuerte o débil. Está determinado por la cantidad de energía de
la onda. Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y
no llegar al umbral de dolor (140 dB). Esta cualidad la medimos con el sonómetro
y los resultados se expresan en decibeles (dB).
La duración. Esta cualidad está
relacionada con el tiempo de vibración del objeto. Por ejemplo, podemos
escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc..
El timbre. Es la cualidad que permite
distinguir la fuente sonora. Cada material vibra de una forma diferente
provocando ondas sonoras complejas que lo identifican. Por ejemplo, no suena lo
mismo un clarinete que un piano aunque interpreten la misma melodía.
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Producción de la voz
En su interior se encuentran las
cuerdas vocales (también llamadas pliegues vocales), porque en realidad, no
tienen forma de cuerda, sino que se trata de una serie de repliegues o labios
membranosos, son dos bandas de tejido muscular que se insertan en los cartílagos.
CONCEPTOS RELATIVOS A LA LUZ
La luz es
aquella energía que ilumina los objetos y seres vivos, haciéndolos visibles; es
una onda electromagnética, que posee gran diversidad de frecuencias diferentes,
que agrupadas forman el denominado “espectro electromagnético”.
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La descripción básica de la
constitución atómica, reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica
negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas órbitas (niveles de
energía) alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo
en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente
neutro.
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LA VOZ HUMANA
La física ha
establecido que para que exista sonido se requieren tres elementos:
o
Un cuerpo
elástico que vibre.
o
Un medio
elástico que propague las vibraciones.
o
Una caja de
resonancia que las amplifique y las haga perceptibles al oído, a través de las
ondas que las transmiten por el aire.
Ahora, la
voz humana tiene estos elementos: El cuerpo elástico que vibra, son dos
membranas situadas en la garganta llamadas cuerdas vocales; el medio de
propagación es el aire proveniente de los pulmones, y la caja de resonancia
está formada por la caja torácica, la faringe, las cavidades orales y nasales.
Producción de la voz
La voz se
produce por la vibración de las cuerdas vocales cuando se acercan entre sí como
consecuencia del paso del aire a través de la laringe, que es el órgano más
importante de la voz.
La laringe y la fonación
En la
producción de la voz podemos distinguir tres fases:
o
Se genera una corriente de aire
procedente de los pulmones que asciende por los bronquios y la tráquea. En esta
fase es fundamental la acción del diafragma, la cavidad torácica, la
musculatura abdominal y de la espalda.
o
La corriente
de aire pasa por la laringe y por las cuerdas vocales, que han de estar
cerradas, el paso del aire a través de ellas produce una turbulencia, lo que
trasforma el aire en sonido. Este sonido es el primer esbozo de la voz, es un
sonido que sólo posee un tono (frecuencia) y un volumen (intensidad),
o
Este sonido
es enviado a través de la garganta, la nariz y la boca, dándole
"resonancia."
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BIOFÍSICA DE LA PERCEPCIÓN AUDITIVA. AUDIÓMETRO
Para determinar la naturaleza de cualquier incapacidad auditiva se emplea
el audímetro. El audiómetro sirve para facilitar tonos en diferentes
frecuencias y niveles de intensidad.
Simplemente se trata de un audífono conectado a un oscilador electrónico
capaz de emitir tonos puros que alberguen desde las frecuencias más bajas hasta
las más altas, instrumento calibrado de modo que el sonido con un nivel de
intensidad nulo a cada frecuencia sea el volumen que apenas puede escucharse
con un iodo normal. Un mecanismo calibrado para controlar el volumen puede
incrementarlo más allá del valor cero. Si el volumen ha de elevarse 30
decibelios por encima de lo normal antes de que sea posible escucharlo, se dice
que la persona tiene hipoacusia de 30 decibelios para esa frecuencia concreta.
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LA LUZ Y EL
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Todo lo que
vemos no es más que la luz emitida o reflejada por los cuerpos, en sí la luz es
una onda electromagnética que, al contrario que las ondas materiales, puede
propagarse sin necesidad de que exista un medio material en el que se propaga.
Esta onda
electromagnética es una onda transversal en la que se produce al mismo tiempo
una variación de un campo eléctrico y perpendicularmente a él de un campo
magnético. Se dice que se trata de una onda autosostenida, la variación del
campo eléctrico provoca una variación en el campo magnético y también a la
inversa.
La luz se propaga
en el aire y en el vacío a una velocidad constante de 3•108 m/s (c) es la
máxima velocidad de la luz, en otros medios su velocidad es menor por ejemplo
en el agua 2,25•108 m/s.
El cociente
de la velocidad en el vacío y la velocidad de la luz en otro medio se llama índice
de refracción y siempre es mayor que la unidad salvo en el vacío o el aire que
vale 1. No tiene unidades puesto que se calcula dividiendo dos velocidades. Se
representa por la letra (n) y su valor es: n = c / v
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CONCEPTOS RELATIVOS A LA LUZ
En el día, podemos movernos y ver a nuestro alrededor, gracias a la luz
natural que nos brinda el sol, pero por la noche o en espacios cerrados, nos
vemos obligados a utilizar luz artificial o fuego, para divisar por donde
caminamos y no chocar con todo.
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CUALIDADES DE
LA LUZ
Las
cualidades de la luz son cuatro:
o
Intensidad:
alta, baja.
o
Dirección:
frontal, trasera, cenital, nadir.
o
Calidad:
dura, suave
o
Color:
cálida, fría.
Intensidad:
La
intensidad es la cantidad de luz que incide sobre un objeto y determina si
dicho objeto está más o menos iluminado.
Dirección:
La dirección
nos indica desde donde viene la luz.
Luz frontal: proporciona información visible de todas las
superficies visibles del objeto.
Luz lateral: a diferencia de la luz frontal aporta volumen y
resalta la textura. Gracias a este tipo de iluminación podemos comprender que
un objeto es tridimensional en un medio bidimensional. Es decir, podemos saber
que u objeto es una esfera y no un circulo.
Contraluz: destaca la silueta y la forma global del objeto,
pero se pierde información como unen ser la textura y el color. Aunque hay que
destacar que esto no siempre se cumple, pue si el objeto es translúcido puede
que sí se resalten la textura y el color.
Luz cenital: en esencia es una luz muy agradable, pues es la que
acostumbremos a ver en el día a día. El sol, las farolas, las bombillas en una
casa. Están en alto, por encima de nuestras cabezas.
Luz contracenital o nadir: esta luz es la opuesta a la anterior. Es muy
difícil verla de forma natural, pues requiere de reflejos de la luz para ello.
Calidad de la luz:
Dependiendo
de la calidad de la luz podremos saber si esta es dura o suave y percibir los
distintos matices de dureza o suavidad.
Color de la luz:
Cuando
hablamos de color de la luz estamos más bien refiriéndonos a la temperatura de
dicha luz, ya que esta temperatura marcara la dominante de color.
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SISTEMA VISUAL HUMANO
El ojo
humano es una estructura prácticamente esférica en la que entra la luz sólo por
un pequeño agujero (como ocurre en una cámara fotográfica). La cubierta externa
del ojo es opaca y el interior del ojo es translúcido.
En la retina
las imágenes se proyectan de forma invertida (como ocurren en una cámara
oscura).
La esclerótida
Es la
membrana más externa del ojo y es opaca, excepto en su parte anterior donde es
transparente y se llama córnea. Su función principal es la de evitar que la luz
entre en el ojo, excepto a través de la córnea.
La coroides y el iris
Se trata de
una membrana muy pigmentada y vascularizada que recubre prácticamente todo el
ojo. Evita que entre luz a través de ella y su gran irrigación sanguínea
proporciona calor y alimento al resto del ojo.
El cristalino y el músculo ciliar
Es una
estructura transparente en forma de lente, formado por estratos concéntricos de
células fibrosas que están unidas al músculo ciliar.
De la
tensión de este músculo depende la distancia focal del ojo. Cuando el ojo está
relajado, el cristalino se redondea y el ojo enfoca al infinito.
La cornea y el cristalino
Estas dos
estructuras transparentes funcionan como las lentes del telescopio de Galieo.
Gracias al fenómeno de la difracción de la luz, la córnea concentra la luz
externa para que pase a través de la pupila. El cristalino hace la función
inversa, consiguiendo que la luz se concentre en la fóvea.
El humor acuoso
El ojo posee
una cámara anterior rellena de un líquido transparente llamado humor acuoso,
que es una dispersión de albúmina en agua salada.
El humor vítreo
El ojo posee
una cámara posterior que está ocupada por el humor vítreo, una especie de gel
proteínico muy frágil. Dicha cámara está rodeada por la membrana hialoide (que
no se ve en la figura).
La retina
Es una
membrana sensible a la luz y cubre la práctica totalidad de la coroides.
La retina es
realmente el entramado nervioso formado por las células terminales de las
fibras del nervio óptico.
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ELEMENTOS BÁSICOS DE LA FÍSICA NUCLEAR
El inicio de
la física nuclear se pudo establecer en 1896 con el descubrimiento de la
radiactividad por parte de Henri Becquerel.
Becquerel
estudiaba por entonces la luz emitida por algunas sustancias, llamada
fluorescencia. Una de estas sustancias fluorescentes es el sulfato de potasio y
uranilo: UO2KSO4. La fluorescencia es la propiedad de una sustancia para emitir
luz cuando es expuesta a radiaciones del tipo ultravioleta, rayos catódicos o
rayos X. Las radiaciones absorbidas (invisibles al ojo humano), son
transformadas en luz visible, o sea, de una longitud de onda mayor a la
incidente. Un día que estaba nublado no permitía a Becquerel exponer el sulfato
de potasio y uranilo a las radiaciones del Sol así que las guardó en un cajón
en el que también tenía unas placas fotográficas sin velar (protegidas con un
grueso papel negro para que no se velaran al darles la luz).
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CONSTITUCIÓN DEL ÁTOMO Y MODELOS ATÓMICOS
El núcleo lo
componen los protones con carga eléctrica positiva, y los neutrones que no
poseen carga eléctrica.
El Modelo de Thomson.
El Modelo de Rutherford.
o El
Modelo de Bohr.
o Modelo
Mecano - Cuántico.
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RADIACIÓN Y
RADIOBIOLOGÍA
La radiación no es otra cosa que la emisión, propagación y transferencia de
energía en cualquier medio en forma de ondas electromagnéticas o partículas.
La radiobiología es la ciencia que estudia los fenómenos que se producen en
los seres vivos, tras la absorción de energía procedente de las radiaciones
ionizantes.
Las dos grandes razones que han impulsado la investigación de los efectos
biológicos de las radiaciones ionizantes son:
o
Radioprotección:
Poder utilizar esas radiaciones de forma segura en todas las aplicaciones
médicas o industriales que las requieran.
o
Radioterapia:
Utilizarlas de forma efectiva en el tratamiento del cáncer, lesionando lo menos
posible el tejido humano normal.
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ORÍGENES DE LAS RADIACIONES IONIZANTES
Corresponden
a las radiaciones de mayor energía (menor longitud de onda) dentro del espectro
electromagnético. Tienen energía suficiente como para arrancar electrones de
los átomos con los que interaccionan, es decir, para producir ionizaciones.
El origen de
las radiaciones ionizantes puede localizarse en:
- la Radiactividad
natural. Resulta de la inestabilidad intrínseca de una serie de átomos
presentes en la Naturaleza (uranio, torio, etc.), así como la procedente
de rayos cósmicos --ésta última exposición es mayor en los asiduos al
avión--.
- la Radiactividad
incorporada en alimentos, bebidas, etc. Los crustáceos y moluscos
marinos (mejillones, chirlas, almejas) la concentran especialmente.
- Procedimientos
médicos
(radiografías, etc.) Son la fuente principal de radiación artificial en la
población general.
- "Basura
nuclear". Los materiales de desecho radiactivos de la industria
nuclear, los hospitales y los centros de investigación.
- el Radón.
Gas procedente del uranio, que se encuentra de forma natural en la tierra.
Procede de materiales de construcción, abonos fosfatados, componentes de
radioemisores, detectores de humos, gas natural en los hogares, etc. El
grado de exposición al radón aumenta notablemente en sitios cerrados y
domicilios con buen aislamiento térmico.
- Exposición
profesional. En España se incluyen en esta categoría unas 60.000 personas. El 95%
recibe dosis diez veces por debajo del límite permitido.
- Explosiones nucleares. Accidentales, bélicas o experimentales.
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RADIACIONES: NATURALEZA Y PROPIEDADES.
o
Radiaciones
Ionizantes.
Son
radiaciones con la energía necesaria para arrancar electrones de los átomos.
Cuando un átomo queda con un exceso de carga eléctrica, ya sea positiva o
negativa, se dice que se ha convertido en un ión (positivo o negativo).
Son
radiaciones ionizantes los rayos X, las radiaciones alfa, beta, gamma y la
emisión de neutrones.
La radiación cósmica (proveniente del Sol y del
espacio interestelar) también es un tipo de radiación ionizante, pues está
compuesta por radiaciones electromagnéticas y por partículas con gran cantidad
de energía.
o o Radiaciones
No Ionizantes.
Son aquellas
que no son capaces de producir iones al interactuar con los átomos de un
material.
Las
radiaciones no ionizantes se pueden clasificar en dos grandes grupos: los
campos de origen electromagnético y las radiaciones ópticas.
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RADIOACTIVIDAD.
-Radiactividad
Natural
 |
En Febrero
de 1896, el físico francés Henri Becquerel investigando con cuerpos
fluorescentes (entre ellos el Sulfato de Uranio y el Potasio), halló una nueva
propiedad de la materia a la que posteriormente Marie Curie llamó
"Radiactividad". Se descubre que ciertos elementos tenían la propiedad
de emitir radiaciones semejantes a los rayos X en forma espontánea. Tal
radiación era penetrante y provenía del cristal de Uranio sobre el cual se
investigaba.
-Radiactividad
Artificial.
Al
bombardear diversos núcleos atómicos con partículas alfa de gran energía, se
pueden transformar en un núcleo diferente, por lo tanto, se transforma en un
elemento que no existe en la naturaleza. Los esposos Irene Curie y Frédéric
Joliot, experimentando con tales procesos descubren la radiactividad
artificial, pues se percatan que al bombardear ciertos núcleos con partículas
procedentes de fuentes radiactivas estos se vuelven radiactivos. Si la energía
de las partículas es adecuada, entonces puede penetrar en el núcleo generando
su inestabilidad y por ende, induciendo su desintegración radiactiva.
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LOS RAYOS EQUIS
Hace algo
más de un siglo, en 1895, Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923), científico alemán
de la Universidad de Würzburg, descubrió una radiación (entonces desconocida y
de ahí su nombre de rayos X) que tenía la propiedad de penetrar los cuerpos
opacos.
Son una
forma de radiación electromagnética, tal como la luz visible. Una máquina de
rayos X envía partículas de estos rayos a través del cuerpo. Las imágenes se
registran en una computadora o en una película.
o
Las
estructuras que son densas, como los huesos, bloquearán la mayoría de las
partículas de rayos X y aparecerán de color blanco.
o
El metal y
los medios de contraste (tintes especiales utilizados para resaltar áreas del
cuerpo) también aparecerán de color blanco.
o
Las
estructuras que contienen aire se verán negras, y los músculos, la grasa y los
líquidos aparecerán como sombras de color gris.
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