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
fisica24ore
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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