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organi di senso
fisiologia o biofisica?
fisica24ore
Biofisica
stimoli & “sensi”
mondo esterno
stimolo
senso
Prokofiev
Picasso
Braille
culatello
Chanel 5
fuoco
fisico
fisico
fisico
chimico
chimico
fisico
udito
vista
tatto
gusto
olfatto
termocettori
biofisica e fisiologia
fisica24ore
Biofisica
suoni & udito
mondo esterno
stimolo
senso
Prokofiev
fisico
udito
Georg von Békésy
fisica24ore
1961
Physiology
“ for his discoveries of the physical mechanism of stimulation within the cochlea”
or Medicine
F,BF
Biofisica
cos’é il suono?
vuoto
fisica24ore
Biofisica
onda acustica
x t 
px,t   pm sin 2   
l T 
x t 
sx,t   sm cos2   
l T 
pm  sm
T = periodo (durata di un ciclo, [sec])
 [sec]-1)
f = frequenza (quanti cicli nell’unità di tempo,
l = lunghezza d’onda (lo spazio di un ciclo, [nm])

fisica24ore
Biofisica
velocità del suono
v

fisica24ore
l
T

v

 lf
= modulo di elasticità
 = densità

Biofisica
velocità del suono

v

= modulo di elasticità
 = densità

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Biofisica
orecchio
fisica24ore
Biofisica
orecchio esterno
fisica24ore
Biofisica
orecchio medio
fisica24ore
Biofisica
riflessione
z1  z2
coefficiente di


riflessione acustica
z1  z 2

2
2
fuori
dentro
impedenza acustica z 
fisica24ore

p
v
Biofisica
orecchio medio
z1  z2
coefficiente di


riflessione acustica
z1  z 2
2
2
leve

martinetto
di Pascal
amplificatore meccanico
fisica24ore
Biofisica
orecchio interno
fisica24ore
Biofisica
colore del suono
Sergei Prokovief
1891-1953
Romeo e Giulietta
La danza dei cavalieri
fisica24ore
Biofisica
tonalità del suono
intervallo di udibilità
nell’uomo: 20-20,000 Hz
nel cane: fino a 50 kHz
nel pipistrello: fino a 100 kHz
x

sx,t   sm cos2   f t 
l

basse frequenze

alte frequenze
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
toni bassi
toni alti
Biofisica
intensità del suono
1 atm = 105 Pa
pmin  28106 Pa  smin 1.11011 m
a 1000 Hz
pmax  28 Pa


livello

sonoro
I
  log
I0
smax 1.1105 m

x

sx,t   smm cos2   f t 

l


I  sm2


10 -12 W/m2
1 bel (B) = 10 decibel (dB)

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Alexander Bell (1847-1922)
Biofisica
timbro del suono
ricordate Ali Baba ed i ladroni?
fisica24ore
Biofisica
timbro del suono
flauto
oboe
fisica24ore
Biofisica
Fourier
per qualsiasi funzione periodica pt  
(Jean-Baptiste, 1768-1830)
n
 si t
i1
con
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si t   a i sin 2f i t


in cui
f i  if1
Biofisica
timbro del suono
• le tastiere elettroniche
• sintetizzatori vocali
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Biofisica
suono
S t  
n
 s t
i
i1
 con si t   a i sin 2 ffii t
intensità


tono

....quindi il sistema recettoriale deve essere capace
di monitorare due variabili, ai ed fi
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Biofisica
coclea
fisica24ore
Biofisica
coclea
membrana
di Reissner
scala
vestibuli
scala
media
membrana
basilare
scala
timpanica
fisica24ore
Biofisica
scala media
membrana
di Reissner
membrana
tettoria
membrana
basilare
fisica24ore
Biofisica
organo del Corti
membrana
tettoria
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Biofisica
organo del Corti
Alfonso, 1822-1876
membrana
tettoria
cellule ciliate
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Biofisica
cellule ciliate
20,000 esterne
50 stereocilia
3,500 interne
120 stereocilia
fisica24ore
Biofisica
stereocilia
fisica24ore
Biofisica
membrana basilare
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Biofisica
tonotopicità
fisica24ore
Biofisica
organo del Corti
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Biofisica
livello & tono
si t   a i sin 2 ffii t



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Biofisica