Cum funcţionează auzul?

Povestea sunetului începe în momentul în care un obiect vibrează şi transmite aerului această mişcare oscilatorie sub forma undelor sonore. Acest articol vă prezintă fascinantul drum parcurs de undele sonore de la sursa acestora, prin ureche, până la cortexul auditiv.

Care este sursa oricărui sunet?

Undele sonore iau naştere în urma vibraţiilor de natură mecanică. De obicei sunetul are la bază un obiect care vibrează şi transmite acest fenomen şi mediului înconjurător. Diapazonul este un exemplu de sursă de vibraţii care generează unde sonore. Dacă lovim diapazonul cu un ciocan special, se poate observa cum acesta este antrenat într-o mişcare de du-te vino cu o anumită frecvenţă. Vibraţiile respective antrenează moleculele de aer din preajma diapazonului, creând zone de compresie în care moleculele se aglomerează şi zone de rarefiere unde, dimpotrivă, moleculele de aer se depărtează unele de altele (fenomen denumit în fizică rarefacţie). Undele sonore se propagă aşadar sub forma unor variaţii continue ale presiunii aerului.

 

Ce tip de undă este o undă sonoră? Ce sunt undele longitudinale şi transversale?

O undă care constă din compresii şi rarefacţii ale moleculelor mediului de propagare, aşa cum este cazul undelor sonore, poartă numele de undă longitudinală. Ca şi în cazul undelor transversale, mediul sau materialul prin care circulă (se propagă) unda nu este transferat de la sursă la destinaţie; ceea ce se întâmplă este fenomenul de vibraţie a moleculelor mediului în jurul unei poziţii fixe. Atunci când moleculele vibrează paralel cu direcţia de deplasare a undei avem de-a face cu unde longitudinale (cazul undelor sonore), iar dacă oscilaţia moleculelor mediului este perpendiculară pe direcţia de propagare (cum este cazul atunci când aruncăm o piatră pe suprafaţa unui lac), vorbim de unde transversale.

 

 

 

Cum aude un om sunetele?

Urechea este organul cu care oamenii şi unele animale detectează sunetele. Urechea umană este formată din 3 secţiuni principale numite urechea externă, urechea medie şi urechea internă. Secţiunea exterioară a urechii constă dintr-un ţesut cartilaginos acoperit de epidermă şi numit pavilionul urechii şi din canalul auditiv extern care se întinde până la o membrană foarte subţire, de 0,1 mm, numită timpan. Pavilionul are rolul de a capta undele sonore şi de a le transmite către urechea medie. Odată ce undele sonore pătrund în canalul auditiv extern, se deplasează spre membrana timpanică, acolo unde undele longitudinale antrenează timpanul spre exterior sau spre interior, în funcţie de frecvenţa şi puterea sunetelor recepţionate. În partea interioară a timpanului sunt localizate cele mai mici oase ale corpului omenesc, purtând numele de ciocan, nicovală şi scăriţă. Aceste trei oscioare sunt conectate la timpan şi au rolul de a transmite vibraţiile acestuia, deci energia undelor sonore recepţionate, către urechea internă.  Rolul urechii interne este de a converti unda sonoră longitudinală într-una electromagnetică transversală, de fapt impulsul nervos care este transmis creierului spre analiză. Pentru aceasta, cele trei oscioare transmit vibraţiile lor fluidului care intră în componenţa urechii interne. Cohleea este cavitatea  de formă spiralată care conţine acest lichid numit endolimfă şi este prevăzută cu o membrană acoperită cu un strat de celule senzoriale. Vibraţiile trec prin canalul cohlear, pun în mişcare această membrană şi astfel sunt antrenaţi cilii (celulele senzoriale) care transmit semnalele către creier prin intermediul nervului cohlear, prin canalul auditiv intern (meatus acustic intern, pe figura de mai jos).

 

 

De ce aud oamenii un ţiuit în urechi după un concert rock?

Mulţi împătimiţi ai muzicii rock se plâng de această problemă după ce asistă la un spectacol live cu una dintre formaţiile preferate. Ţiuitul este rezultatul distrugerii cililor de care am vorbit mai devreme, ca urmare a ascultării pe perioada concertului a muzicii la un volum deseori peste limita de suportabilitate a urechii umane. Celulele senzoriale din cohlee au o frecvenţă naturală de rezonanţă, care este atinsă pe parcursul concertelor, astfel că, sunetul fiind de lungă durată şi la un volum apreciabil, rezonanţa îndelungată are în cele din urmă un efect distructiv asupra cililor. Rezultatul este că acele celule mor, iar rockerilor le ţiuie urechile.  În mod normal ţiuitul dispare în ziua imediat următoare concertului, dar răul este permanent deoarece acele celule nu se regenerează. Deşi efectele acestui fenomen se fac simţite după mulţi ani şi după expuneri repetate la asemenea experienţe, în cele din urmă acestea sunt destul grave.

 

 

Cum ne putem proteja urechile dacă frecventăm asemenea concerte?

Primul sfat ar fi să păstrăm distanţa faţă de difuzoarele extrem de puternice folosite de obicei la asemenea concerte. Există o lege care spune că intensitatea (puterea, deci volumul) sunetului este invers proporţională cu pătratul distanţei faţă de sursa acestuia. Pe româneşte spus, cu cât suntem mai departe de sursa de zgomot, cu atât intensitatea sunetului este mai mică, dar asta ştie orice copil de 5 anişori. Ce nu ştie este că dublând distanţa faţă de difuzoare, intensitatea sunetului recepţionat scade la un sfert din valoarea iniţială. A doua metodă de protecţie este diminuarea intensităţii sunetului la intrarea undelor sonore în conductul auditiv extern. Multe staruri rock, după ani şi ani de pierdere treptată a auzului ajung să poarte nişte dispozitive care îi ajută în acest sens. Astfel, fluidul cohleei transferă semnificativ mai puţină energie cililor decât dacă spectatorul nu ar purta niciun mecanism protector.

 

Sursa:scientia.ro