Aula_10_fonação_audição

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Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri
Faculdade de Ciências Biológicas e da Saúde
Departamento de Ciências Básicas
Disciplina de Biofísica
BIOFÍSICA DA FONAÇÃO 
E DA AUDIÇÃO
Prof. Harriman Aley Morais
Website: www.harrimanmorais.com
Email: professor@harrimanmorais.com
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I) ONDAS
Perturbação de um sistema em equilíbrio
Movimentos oscilatórios (pulsos)
(pulsos = perturbação de extensão limitada)
Propagação da perturbação (ondas progressivas)
PROPAGAÇÃO DE ENERGIA SEM TRANSFERÊNCIA DE MATÉRIA
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II) TIPOS DE ONDAS
Ondas mecânicas  propagação em meio físico
Meios elásticos ou deformáveis
Distúrbio é transmitido sucessivamente de um ponto a outro
“Vibração” das partículas em torno de ponto de equilíbrio (oscilação de pressão)
Propagação transversal ou longitudinal
Exemplos: ondas em cordas e na água, ondas sonoras
Ondas eletromagnéticas
Propagação no vácuo ou em meios materiais
Vetores campo elétrico e campo magnético
Propagação transversal
Exemplos: raios X, ondas de rádio, luz visível, luz ultravioleta
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III) FORMAS DE PROPAGAÇÃO
Onda transversal
Onda longitudinal
Onda mista
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IV) CARACTERÍSTICAS DE UMA ONDA
 Comprimento de onda ()
 Amplitude (A)
 Período (T)
 Frequência (f)
Ouvido humano: 20 Hz a 20 KHz
Infrassom: < 20 Hz
Ultrassom: > 20 KHz
 Velocidade (v)
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Velocidade de propagação:
x = deslocamento  comprimento de onda ()
t = intervalo de tempo  frequência (f)
Fatores que interferem com a velocidade de propagação;
 propriedades elásticas do meio (módulo de Young – Y)
 propriedades inerciais do meio (densidade - )
 temperatura
 pressão
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V) FENÔMENOS ONDULATÓRIO
A) Superposição
Destrutiva
Construtiva
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B) Reflexão (eco e reverberação)
Variação ou não da frequência, velocidade e comprimento de onda
 Formação de imagens  ultrassom
 Ecolocalização
 Forma de comunicação
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C) Refração/absorção/transferência
Produção de calor pelo ultrassom
Perda de energia durante a captação do som
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D) Ressonância x impedância acústica (Z)
Ressonância = vibração de sistema elástico induzida por uma onda sonora
 Vibração  formação de ondas sonoras
 Todo sistema possui uma frequência natural ou de ressonância
Impedância = resistência a vibrar
E) Efeito Doppler 
Movimento relativo entre uma fonte e um receptor de onda  frequência diferentes
O1
O2
V
F
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VI) QUALIDADES FISIOLÓGICAS DO SOM
Altura  frequência do som emitido
 sons agudos (alta frequência)
 sons graves (baixa frequência)
Intensidade  nível de energia sonora (amplitude)
 Depende de: frequência, superfície de vibração, densidade do meio, distância entre a fonte e o observador, espalhamento
Timbre (qualidade)  somatório de frequências harmônicas
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Quantização sonora
Pressão (N.m-2) - Pascal
Potência (J.s-1) - Watts
Intensidade (W.m-2)
dB = 10 log10(I/I0)
DECIBEL (dB)
Limiar da audição
(intensidade mínima)
Limiar da dor
(intensidade máxima)
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VII) BIOFÍSICA DA AUDIÇÃO
Transdução da energia sonora em elétrica
aparelho auditivos
células ciliadas (vertebrados)  audição, equilíbrio e detecção de movimentos
 limiar de audição 
 Homem  maior sensibilidade entre 2 e 5 kHz
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Aparelho auditivo
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a) Ouvido externo
Captação (pavilhão auricular) e condução da onda sonora (canal auditivo externo) até o tímpano  perda de energia
Canal auditivo externo  tubo acústico fechado
 frequência de ressonância = 2900 a 4350 Hz
Fonte: GARCIA (2002)
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b) Ouvido médio
Vibração da membrana timpânica ou tímpano
Regiões tensas e flácidas  ampla faixa de ressonância
Padrão de vibração varia em função da frequência sonora captada
Equilíbrio entre as pressões de repouso do ouvido externo e médio
Ossículos (martelo, bigorna e estribo)
Transmissão da vibração sonora para a janela oval
Ganho mecânico (sistema de alavancas)
Energia sonora suficiente para vibração das linfas e membranas do ouvido interno
Força do estribo sobre a janela oval > força do tímpano sobre o martelo
Área vibrátil do tímpano > área vibrátil da janela oval
Janela oval
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c) Ouvido interno
Cóclea = conjunto de túneis cheios de linfa, encravados no osso temporal
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Ondas de pressão
Vibração das escalas
Deflexão da membrana basilar
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Transmissão do som ao ouvido interno
Cadeia de ossículos do ouvido médio
Via aérea (gradientes de pressão no ouvido médio)
Via óssea (ossos do crânio)
Tipos de surdez
Surdez de condução (ouvidos externo e médio)
 Acúmulo de cera no meato auditivo externo
 Coleções purulentas no ouvido médio
 Fixação dos ossículos à parede do ouvido médio
 Espessamento do tímpano
 Fixação do estribo por crescimento ósseo anormal
Surdez sensorineural
 Aumento do limiar de excitabilidade das células  exposição a sons de elevada intensidade durante longos períodos, fármacos ototóxicos, processos inflamatórios
Surdez central (vias nervosas centrais ou do córtex cerebral)
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VIII) BIOFÍSICA DA FONAÇÃO
Fala e canto (sons articulados)  meios de comunicação
Sons não articulados  interesse clínico
Aparelho fonador humano
Fossas nasais
Boca e anexos (língua, palatos duro e mole, úvula, dentes, alvéolos dentários, lábios e bochechas)
Faringe e laringe
Traquéia, brônquios e bronquíolos
Pulmões
Músculos da parede torárica, diafragma e músculos abdominais
Centros nervosos coordenadores da fala e do canto
Centros nervosos de controle da respiração
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Componentes da vocalização
Produção do som
Fragmentação da corrente aérea  vibração das cordas vocais
Gradiente de pressão entre as superfícies superior e inferior das cordas vocais
Elasticidade e tensão das cordas vocais
Efeito Venturi (redução da pressão lateral das cordas vocais)
Modulação da voz  timbre (som fundamental + ondas secundárias)
Cavidades ressonantes
Massa das cordas vocais
 Articulação e controle da voz  centros de comando da voz, de memória e da respiração
Entonação
Otimização energética da voz
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
DURÁN, J. E. R. Biofísica: fundamentos e aplicações. São Paulo: Prentice Hall, 2003.
GARCIA, E. A. C. Biofísica. São Paulo: Sarvier, 2002.
HENEINE, I. F. Biofísica Básica. São Paulo: Atheneu, 2002.