fisica24ore

Biofisica

organi di senso

fisiologia o biofisica?

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Biofisica

stimoli & “sensi”

Prokofiev PicassoBrailleculatelloChanel 5fuoco

fisico udito fisico vistafisico tattochimico gustochimico olfattofisico termocettori

mondo esterno stimolo senso

biofisica e fisiologia

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Biofisica

suoni & udito

Prokofiev fisico udito

mondo esterno stimolo senso

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

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Biofisica

cos’é il suono?

vuoto

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Biofisica

onda acustica

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

€

s x, t( ) = sm cos2πx

λ−

t

T

⎛

⎝ ⎜

⎞

⎠ ⎟

€

Δp x, t( ) = Δpm sin2πx

λ−

t

T

⎛

⎝ ⎜

⎞

⎠ ⎟

€

Δpm ∝ sm

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Biofisica

velocità del suono

€

v =λ

T= λ f

€

v =β

ρ = modulo di elasticità = densità

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Biofisica

velocità del suono

€

v =β

ρ = modulo di elasticità = densità

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Biofisica

orecchio

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Biofisica

orecchio esterno

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Biofisica

orecchio medio

fisica24ore

Biofisica

riflessione

impedenza acustica

€

z =Δp

Δv

coefficiente diriflessione acustica

€

α =z1 − z2

2

z1 + z22

fuori

dentro

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Biofisica

orecchio medio

coefficiente diriflessione acustica

€

α =z1 − z2

2

z1 + z22

amplificatore meccanico

leve

martinettodi Pascal

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Biofisica

orecchio interno

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Biofisica

colore del suono

Sergei Prokovief1891-1953

Romeo e GiuliettaLa danza dei cavalieri

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Biofisica

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 cos2πx

λ− f t

⎛

⎝ ⎜

⎞

⎠ ⎟

€

f

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Biofisica

intensità del suono

€

s x, t( ) = sm cos2πx

λ− f t

⎛

⎝ ⎜

⎞

⎠ ⎟

€

sm

a 1000 Hz

€

Δpmin ≈ 28 ⋅10−6 Pa

€

⇒ smin ≈1.1⋅10−11 m

€

Δpmax ≈ 28 Pa

€

⇒ smax ≈1.1⋅10−5 m

€

=logI

I0

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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Biofisica

timbro del suono

ricordate Ali Baba ed i ladroni?

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Biofisica

timbro del suono

flauto

oboe

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Biofisica

Fourier

€

= si t( )

i=1

n

∑

€

p t( )per qualsiasi funzione periodica

€

si t( ) = ai sin2πf itcon

€

f i = if1in cui

(Jean-Baptiste, 1768-1830)

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Biofisica

timbro del suono

•le tastiere elettroniche•sintetizzatori vocali

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Biofisica

suono

€

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

n

∑

con

€

si t( ) = ai sin2π f i t

€

ai

€

fi

....quindi il sistema recettoriale deve essere capace

di monitorare due variabili, ai ed fi

intensità tono

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Biofisica

coclea

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Biofisica

coclea

scalavestibuli

scalatimpanica

scalamedia

membranadi Reissner

membranabasilare

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Biofisica

scala mediamembranadi Reissner

membranabasilare

membranatettoria

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Biofisica

organo del Corti

membranatettoria

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Biofisica

organo del Corti

cellule ciliate

membranatettoria

Alfonso, 1822-1876

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Biofisica

cellule ciliate

3,500 interne120 stereocilia

20,000 esterne50 stereocilia

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Biofisica

stereocilia

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Biofisica

membrana basilare

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Biofisica

tonotopicità

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Biofisica

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organo del Corti

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Biofisica

livello & tono

€

si t( ) = ai sin2π f i t

€

ai

€

fi

47,5001:14

2,5008:1

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