¿Por qué escuchamos un timbre diferente cuando alguien habla con helio (u otros gases) en sus pulmones?

Permítanme aclarar una cosa: soy plenamente consciente de que el cambio en el timbre proviene del cambio en la velocidad de la onda acústica cuando atraviesa un medio diferente (como la luz).

Sin embargo, ¿no necesitaría tener helio en mis oídos para escuchar el cambio de timbre? El medio en mis oídos es el aire, por lo que el timbre debería volver a la normalidad una vez que deje el límite del helio, ¿verdad? Digamos que si la luz va del vidrio al aire, se acelerará, pero se ralentizará tan pronto como vuelva al vidrio, así que si estuviera en el vidrio, nunca experimentaría su velocidad en el aire. ¿Por qué las ondas acústicas parecen no tener este comportamiento?

Respuestas (2)

En una aproximación muy aproximada, podemos decir que las frecuencias del habla son seleccionadas por ondas estacionarias en la boca, laringe, etc. de los hablantes. Si respiran helio, la velocidad de estas ondas estacionarias aumenta, pero su longitud de onda, limitada por las dimensiones de su cuerpo, permanece. lo mismo. Esto da como resultado la producción de sonidos de mayor frecuencia. (pensar F = v / λ )

La velocidad de las ondas sonoras cambia a medida que el sonido pasa de un medio a otro, pero la frecuencia no. (Cada onda en el helio produce una onda en el aire). Entonces, la madera del sonido se determina cuando resuena en el altavoz, cambiar la velocidad de las ondas más tarde no cambia su timbre.

Tenga en cuenta que la frecuencia es tanto la propiedad de la onda que se conserva en un cambio de medio (tanto la longitud de onda como el cambio de velocidad) como la propiedad física de las ondas de sonido que experimentamos como tono. Entonces, las frecuencias que escuchas en ambos casos son las producidas por las cuerdas vocales.

Tampoco esperamos que el entorno gaseoso de las cuerdas vocales tenga un gran efecto en su comportamiento vibratorio porque son efectivamente aguijones tensos y sus frecuencias de vibración están determinadas por su densidad de masa, tensión y longitud.

Dicho esto, el sistema vocal logra la amplificación por medio de ondas estacionarias resonantes en la laringe y la garganta. Aquí es donde entra en juego la dependencia del gas. Las ondas estacionarias se seleccionan por longitud de onda y eso está relacionado con la frecuencia por la velocidad de la onda. Debido a que el helio (por ejemplo) tiene una mayor velocidad de sonido que el aire, son los modos de mayor frecuencia de las cuerdas vocales los que resuenan en las cavidades del tracto vocal (cuyas dimensiones permanecen aproximadamente constantes).

bueno entonces λ y v cambiar por el mismo factor para mantener la frecuencia igual? Creo que esto TIENE que suceder desde F = v / λ la única manera de cambiar ambas variables y mantener el mismo F es multiplicarlos por el mismo factor, efectivamente multiplicando F por 1.
En general, cuando tienes una relación como C = a / b y decir " a acaba de cambiar" podrías haber b fijo y C cambiando, C fijo y b cambiando o ambos b y C cambiando. La observación clave para los fenómenos ondulatorios es que la continuidad en el límite requiere que la frecuencia sea la misma en ambos medios, por lo que la longitud de onda debe cambiar linealmente con la velocidad. Pero no lo sabes solo por las matemáticas: tienes que poner en juego la física.