Wavelength, Frequency, Period and Speed of Sound | Ultrasound Physics | Radiology Physics Course #2

¿Qué es el sonido y cómo se mide?

Introducción al sonido

• En la charla anterior, se exploró qué es el sonido, comparándolo con la radiación electromagnética y analizando parámetros como la longitud de onda, frecuencia y velocidad del sonido.

• Se profundizará en la longitud de onda y frecuencia, así como en un parámetro conocido como período.

Velocidad del sonido

• La velocidad del sonido es independiente de la frecuencia; depende del material a través del cual viaja el sonido.

• Se definió el período (T), que está inversamente relacionado con la frecuencia: T = 1/frecuencia (en Hertz).

Parámetros importantes

• El período se refiere al tiempo que tarda un ciclo completo de una onda en pasar por un punto específico.

• Estos parámetros son cruciales para entender fenómenos como la atenuación y cómo se producen los ecos dentro del cuerpo.

Propiedades que afectan la velocidad del sonido

Relación entre frecuencia, longitud de onda y velocidad

• La frecuencia permanece constante independientemente del medio; sin embargo, la longitud de onda cambia según el medio.

• Un error común es pensar que si aumenta la longitud de onda, disminuye la frecuencia; esto no es cierto.

Propiedades materiales

• Dos propiedades clave determinan cómo viaja el sonido a través de un material:

• Propiedad elástica: Capacidad del material para regresar a su posición original tras ser comprimido. Cuanto más rígido sea el tejido, más rápido viajará el sonido.

• Propiedad inercial: Relacionada con la densidad del tejido. Una mayor densidad implica más resistencia al movimiento.

Confusiones comunes sobre densidad y velocidad

Elasticidad vs Densidad

• A menudo se asocia incorrectamente una mayor densidad con una mayor velocidad del sonido. Sin embargo, esto depende más de las propiedades elásticas que de la densidad misma.

• Por ejemplo, aunque el agua es más densa que el aire, su menor compresibilidad permite que el sonido viaje más rápido en ella.

Comparaciones entre diferentes medios

• Al comparar aire seco y aire húmedo:

• Aunque el aire húmedo tiene mayor densidad, ¡el sonido viaja más rápido en aire seco!

Conceptos clave sobre elasticidad e inercia

Módulo volumétrico y densidad

• El módulo volumétrico describe cuán resistente es un tejido a ser comprimido; tejidos más rígidos tienen un módulo volumétrico alto.

¿Cómo afecta el módulo de compresibilidad y la densidad a la velocidad del sonido?

Conceptos básicos sobre el módulo de compresibilidad

• El módulo de compresibilidad se compara con el terreno en el que corre un corredor; cuanto más rígido es el terreno, mayor será la velocidad del corredor.

• Un corredor en un terreno duro tendrá una longitud de zancada y una longitud de onda más largas, lo que resulta en una mayor velocidad.

• Si el terreno cambia a arena, que es más compresible, aunque la frecuencia se mantenga constante, la velocidad del corredor disminuirá debido a la menor rigidez.

Relación entre densidad y velocidad

• La densidad del aire también influye en la velocidad; aire menos denso permite al corredor correr más rápido.

• Al reemplazar el aire con un material más denso como jarabe, la velocidad del corredor disminuye drásticamente aunque su frecuencia permanezca igual.

Gráfica de materiales y velocidad del sonido

• En imágenes clínicas, diferentes materiales afectan la velocidad del sonido; esto puede parecer contradictorio ya que los materiales son más densos pero no siempre resultan en menor velocidad.

• A medida que aumenta la densidad, si el módulo de compresibilidad también aumenta a un ritmo mayor, puede resultar en una mayor velocidad del sonido.

Importancia del módulo de compresibilidad

• Es crucial entender que tanto el módulo de compresibilidad como la densidad son factores independientes; tejidos más densos generalmente tienen un mayor módulo.

• Si todos los tejidos tuvieran el mismo módulo y solo cambiara la densidad, se observaría una disminución en la velocidad al descender por esta tabla.

Parámetros para imágenes ultrasónicas

• En las imágenes ultrasónicas se envía un pulso hacia los tejidos y se espera su eco para crear imágenes; este proceso implica transmitir y escuchar ultrasonido.