Principio de Bernoulli. Efecto Venturi

- La energía total de un líquido en movimiento presenta tres componentes:

1. La resultante de un trabajo realizado sobre el sistema (por ejemplo, el trabajo cardiaco), que se manifestara en la presión lateral sobre las paredes del tubo (energía de presión lateral, Epl)

2. La energía potencial gravitatoria (Eg), que dependerá de la altura de la columna líquida con respecto a un plano de referencia.

3. La energía cinética (Ec) representada por la velocidad del líquido considerado (recordemos que se llama presión P al efecto producido por una fuerza f que actúa perpendicularmente sobre una superficie).

El principio de conservación de la energía exige que, para cada unidad de volumen:

- Esta ecuación es la expresión del denominado teorema de Bernoulli.  No es difícil advertir que, si la suma debe preservarse constante, cuando aumenta uno de sus términos, la suma de los otros dos debe disminuir en la misma magnitud y viceversa.

- En un tubo horizontal donde la energía gravitacional no cambia, la expresión se reduce a:

-Esto se expresa diciendo que en un estrechamiento la velocidad del líquido (energía cinética) aumenta, mientras que la energía de presión (presión lateral) disminuye.  El fenómeno se visualiza en el denominado tubo de Venturi (ver Figura 4.1). La altura de la columna líquida es proporcional, en cada sector, a la presión lateral respectiva.

Física - Tubo de Venturi

Figura 4.1: Tubo de Venturi

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- Analizaremos aquí la utilización de los ultrasonidos por su capacidad de liberar en los tejidos.  Se denomina ultrasonido a las vibraciones mecánicas propagadas en los medios elásticos que tienen una frecuencia mayor al límite audible (20.000 c/s).

- El sonido, onda mecánica transmitida por vía aérea, hace vibrar la membrana timpánica. Este movimiento oscilatorio se transmite a la ventana oval por la cadena ósea situada en el oído medio.

- La palanca formada por los huesillos aumenta la fuerza del movimiento transmitido al tímpano en un 30%.

La audiometría consiste en la determinación de los umbrales de sensibilidad auditiva de un individuo para las distintas frecuencias (espectro audible). Para ello se considera un sonido como cero decibel cuando tiene la intensidad del mínimo audible para la mayoría de la población a 1000 c/s (10-12 Watt/m2).

Las intensidades que puede captar el oído humano varían entre I0-12 W/m2 y 1 W/m2 (un factor enorme de 1012). El oído humano percibe la intensidad de un sonido como una sensación subjetiva de sonoridad. Sin embargo, si la intensidad se duplica, la sonoridad no se incrementa por un factor de 2. Experimentos realizados por vez primera por A. G. Bell mostraron que para duplicar la sonoridad, la intensidad del sonido debe aumentarse aproximadamente en un factor de 10.

La intensidad del sonido audible va desde aquel que produce sobre la membrana del tímpano una presión de 2.10-5 Newton/m2 (sonido mínimo audible; I = 10-12 Watt/m2) hasta el que produce presiones de 28 Newton/m2 (sonido máximo tolerable; I = 102 Watt/m2) (ver cuadro sgte).

- La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad, que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación.

- La amplitud de una onda de sonido es el grado de movimiento de las moléculas de aire en la onda, que corresponde a la intensidad del enrarecimiento y compresión que la acompañan.  Cuanto mayor es la amplitud de la onda, más intensamente golpean las moléculas el tímpano y más fuerte es el sonido percibido, (ver Figura 6.3.).