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
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Biofisica
suoni & udito
mondo esterno
stimolo
senso
Prokofiev
fisico
udito
Georg von Békésy
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1961
Physiology
“ for his discoveries of the physical mechanism of stimulation within the cochlea”
or Medicine
F,BF
Biofisica
cos’é il suono?
vuoto
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Biofisica
onda acustica
x t
∆p(x,t ) = ∆pm sin2π −
λ T
x t
s(x,t ) = sm cos2π −
λ T
∆pm ∝ sm
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])
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Biofisica
velocità del suono
v=
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λ
T
= λf
β
v=
ρ
β = modulo di elasticità
ρ = densità
Biofisica
velocità del suono
β
v=
ρ
fisica24ore
β = modulo di elasticità
ρ = densità
Biofisica
orecchio
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Biofisica
orecchio esterno
fisica24ore
Biofisica
orecchio medio
fisica24ore
Biofisica
riflessione
z1 − z 2
coefficiente di
α
=
riflessione acustica
z1 + z 2
2
2
fuori
dentro
impedenza acustica z =
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∆p
∆v
Biofisica
orecchio medio
2
z1 − z 2
coefficiente di
α
=
2
riflessione acustica
z1 + z 2
leve
martinetto
di Pascal
amplificatore meccanico
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Biofisica
orecchio interno
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Biofisica
colore del suono
Sergei Prokovief
1891-1953
Romeo e Giulietta
La danza dei cavalieri
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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 cos2π − f t
λ
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
a 1000 Hz
∆pmax ≈ 28 Pa
⇒ smin ≈ 1.1⋅10−11 m
⇒
smax ≈ 1.1⋅10−5 m
x
s(x,t ) = smm cos2π − f t
λ
I ∝ sm2
livello
sonoro
I
β = log
I0
10 -12 W/m2
1 bel (B) = 10 decibel (dB)
Alexander Bell (1847-1922)
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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
per qualsiasi funzione periodica p(t ) =
(Jean-Baptiste, 1768-1830)
n
∑ si (t)
i=1
con
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si (t ) = a i sin2πf i t
in cui
f i = if1
Biofisica
timbro del suono
• le tastiere elettroniche
• sintetizzatori vocali
fisica24ore
Biofisica
suono
S (t ) =
n
∑ s (t )
i
i=1
con si (t ) = a i sin2π ffii t
intensità
tono
....quindi il sistema recettoriale deve essere capace
di monitorare due variabili, ai ed fi
fisica24ore
Biofisica
rumore
a( f ) = Fx (t )
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Fa( f ) = FFx (t ) = x (t )
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
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Biofisica
stereocilia
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Biofisica
membrana basilare
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fisica24ore
Biofisica
tonotopicità
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Biofisica
organo del Corti
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Biofisica
livello & tono
si (t ) = a i sin2π ffii t
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Biofisica
