FENOMENI ONDULATORI acustica. FENOMENI ONDULATORI acustica

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1 classe lauree di INFERMIERISTICA e OSTETRICIA dip. fisica nucleare e teorica università di pavia corso integrato FISICA, STATISTICA e INFORMATICA disciplina: FISICA MEDICA e RADIOPROTEZIONE - onde sonore - rumore suono - livello di pressione sonora - decibel livelli di rumore - effetto doppler - ecodoppler lucidi di Domenico Scannicchio, rivisti da Elio Giroletti SUONO 1 suono: vibrazione meccanica delle particelle di un mezzo materiale (gas, liquido, solido) S(t) x(t) = x(t + T) funzione periodica generica funzione periodica semplice: S(t) x(t) = A sen (ωt + φ) moto armonico intorno alla posizione di equilibrio punto di equilibrio molecola in moto A x(t) FisMed-onda-G.ppt - ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO - Acustica 1

2 molecola in moto fluidi: SUONO 2 A punto di equilibrio x(t) spostamenti delle particelle addensamenti e rarefazioni compressioni e dilatazioni 0 infrasuoni 16 Hz Hz ultrasuoni λ, lunghezza d onda 21,4 m SUONO UDIBILE 17,2 cm sensibilità orecchio umano 90,6 m 7,25 cm vel λ = ν S(t) p(t) onda di pressione che si propaga in aria 343 m/s in H 2 O 1450 m/s Suono & rumore caratteristiche di un suono altezza timbro intensità frequenza composizione armonica energia S t FILM Enciclopedia Rizzoli Larousse, cd-rom, 1998 Suono: pressione sonora variabile nel tempo Frequenza: altezza del suono, = 1.250:1 Pressione sonora: intensità, potenza fonica, volume, = :1 FisMed-onda-G.ppt - ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO - Acustica 2

3 ,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Sensazione Livello di pressione sonora Pressione [Pa] soglia minima uditiva: 0,00002 Pa (20 µpa) ) per tono puro a 00 Hz nel soggetto normale soglia del dolore: 20 Pa ( 120 db) rottura timpano: 70 Pa ( 145( db) orecchio sente variazioni di pressione molto ampie: 7 ordini di grandezza sensibilità orecchio è: proporzionale a logaritmo energia di eccitazione variabile sullo spettro di frequenze 1 Pa = 1N/mq = 0,1 bar =dine/cmq Il decibel Poiché la scala della pressione sonora è troppo ampia, se ne è introdotta una logaritmica, il decibel db = log 2 ressione 5 P 2 = 20 log P 2 minima pressione udibile corrisponde db=0 1 db è il suono più debole che l orecchio rileva, 20 µpa, che è lo spostamento della membrana timpano di 1/ diametro atomo di idrogeno, rumore "termico" di fondo: rumore del mare nella conchiglia raddoppio pressione sonora = incremento di 3 db incremento di 30 db = aumento di 00 intensità sonora ressione ,1 0,01 0,001 0,0001 Pressione [Pa] Soglia udito 0,00001 I livelli di rumore Soglia dolore db FisMed-onda-G.ppt - ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO - Acustica 3 Livelli di rumore Vari tipi di rumore Intens. [db] Soglia uditiva 0 Fruscio di foglie Voce bisbigliata o sussurrata 30 Rumore medio diurno un in locale pubblico 40 Musica a basso volume 40 Conversazione normale 50/60 Autovettura in moto 60/70 Traffico stradale medio/intenso 70-80/90 Officine meccaniche di media rumorosità 70 Trombe di automobile, veicolo pesante 90 Laminatoio, metropolitana 0 Presse, magli, motore di aeroplano 1 Perforatrici, martello pneumatico, seghe circolari 120 Colpo di cannone 130 Soglia di dolore 130 Motore di aviogetti, amplificatori alla massima potenza 140 Missili in partenza 180 Fonte: Dossier Ambiente, n. 39, 1997

4 Ecografia Foto: Giancoli, Fisica, ed. Ambrosiana, 2000 Spessore, X =Velocità 2 Tempo a) b) Foto: Giancoli, Fisica, ed. Ambrosiana, 2000 FisMed-onda-G.ppt - ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO - Acustica 4

5 Doppler Il Doppler rivela la velocità del flusso sanguigno tramite il riflesso di un segnale di ultrasuoni emesso da una sonda esterna applicata sopra un vaso sanguigno. Trattandosi di onde sonore, è innocuo. È un esame rapido e di routine, che permette di accertare o escludere la presenza di forti restringimenti (stenosi) nel circolo extra- o intracerebrale (Doppler TSA - dei tronchi sovraortici - o Doppler transcraniale), perché nel tratto ristretto di un vaso si registra un aumento del segnale (velocità accelerata dei globuli rossi) oppure la mancanza del segnale (chiusura del vaso). Inoltre, si possono registrare le turbolenze associate a processi arteriosclerotici che producono irregolarità sulla superficie interna dei vasi, che normalmente è liscia. 20 cm/s 60 cm/s EcoDoppler (dupplex) Mentre il Doppler indica solamente la velocità e la direzione del flusso del sangue, l'ecodoppler (Duplex) sovrappone questa informazione a una visualizzazione ecografica dei vasi, e con ciò è in grado di fornire ulteriori informazioni sulla estensione e sulla localizzazione di un processo arteriosclerotico. Inoltre, possono essere visualizzati altri processi più rari ma importanti, come l'aneurisma disseccante dell'arteria carotide. Effetto doppler sorgente si avvicina(-) si allontana(+) operatore si avvicina(+) si allontana(-) ν percepita = ν sorgente velocità velocità suono suono Limitazioni: Stessa direzione tra onda e osservatore Velocità non relativistica ± velocità ± velocità operatore sorgente In avvicinamento la frequenza percepita è maggiore di quella reale, in allontanamento è minore dispense su internet webgiro elio giroletti. Università degli Studi di Pavia dip. Fisica nucleare e teorica girolett@unipv.it FisMed-onda-G.ppt - ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO - Acustica 5