fisica24ore Biofisica

organi di senso

fisiologia o biofisica?

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stimoli & “sensi”

Prokofiev PicassoBrailleculatelloChanel 5fuoco

fisico udito fisico vistafisico tattochimico gustochimico olfattofisico termocettori

mondo esterno stimolo senso

biofisica e fisiologia

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suoni & udito

Prokofiev fisico udito

mondo esterno stimolo senso

Georg von Békésy 1961 Physiologyor Medicine “ for his discoveries of the physical mechanism of stimulation within the cochlea” F,BF

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cos’é il suono?

vuoto

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onda acustica

T = periodo (durata di un ciclo, [sec])f = frequenza (quanti cicli nell’unità di tempo, [sec]-1)λ = lunghezza d’onda (lo spazio di un ciclo, [nm])

s x, t( )= sm cos2π xλ

− tT

∆p x, t( )= ∆pm sin2π x

λ− t

T

∆pm ∝ sm

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velocità del suono

v = λT

= λf v = βρ

β = modulo di elasticitàρ = densità

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velocità del suono

v = βρ

β = modulo di elasticitàρ = densità

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orecchio

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orecchio esterno

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orecchio medio

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riflessione

impedenza acustica z = ∆p∆v

coefficiente diriflessione acustica α =

z1 − z22

z1 + z22

fuori

dentro

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orecchio mediocoefficiente di

riflessione acustica α =z1 − z2

2

z1 + z22

amplificatore meccanico

leve

martinettodi Pascal

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orecchio interno

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colore del suono

Sergei Prokovief1891-1953

Romeo e GiuliettaLa danza dei cavalieri

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tonalità del suononell’uomo: 20-20,000 Hznel cane: fino a 50 kHznel pipistrello: fino a 100 kHz

intervallo di udibilità

alte frequenze toni alti

basse frequenze toni bassi

s x,t( )= sm cos2π xλ

− f t

f

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intensità del suono

s x,t( )= sm cos2π xλ

− f t

sm

a 1000 Hz∆pmin ≈ 28 ⋅10−6 Pa ⇒ smin ≈1.1⋅10−11 m

∆pmax ≈ 28 Pa ⇒ smax ≈1.1⋅10−5 m

β = log II0

livellosonoro

10 -12 W/m2

1 bel (B) = 10 decibel (dB)Alexander Bell (1847-1922)

1 atm = 105 Pa

I ∝ sm2

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timbro del suono

ricordate Ali Baba ed i ladroni?

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timbro del suono

flauto

oboe

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Fourier

= si t( )i=1

n

∑p t( )per qualsiasi funzione periodica

si t( )= ai sin2πfitcon f i = if1in cui

(Jean-Baptiste, 1768-1830)

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timbro del suono

• le tastiere elettroniche• sintetizzatori vocali

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suono

S t( )= si t( )i=1

n

∑

con si t( )= ai sin2π fi tai fi

....quindi il sistema recettoriale deve essere capacedi monitorare due variabili, ai ed fi

intensità tono

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rumore

a f( )= Fx t( ) Fa f( )= FFx t( )= x t( )

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coclea

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coclea

scalavestibuli

scalatimpanica

scalamedia

membranadi Reissner

membranabasilare

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scala mediamembranadi Reissner

membranabasilare

membranatettoria

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organo del Corti

membranatettoria

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organo del Corti

cellule ciliate

membranatettoria

Alfonso, 1822-1876

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cellule ciliate

3,500 interne120 stereocilia

20,000 esterne50 stereocilia

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stereocilia

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membrana basilare

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tonotopicità

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organo del Corti

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livello & tonosi t( )= ai sin2π fi tai fi

47,5001:14

2,5008:1

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