Efeitos da Radiação

Os efeitos da radiação em seres humanos são diversos e complexos, devido à dependência de fatores como, dose recebida, energia, tipo de radiação e tecido, órgãos atingidos. Tecidos como os do sistema linfático, hematopoiético e epitélio intestinal, são afetados intensamente quando irradiados, diferentemente dos musculares e neuronais, que possuem baixa sensibilidade. A radiação ultravioleta (UV), atua além do nível atômico, também no molecular, um exemplo disso é quando se interage com a molécula de DNA, pela sua estrutura molecular e assim podem causar relevantes alterações nos seres vivos,como eritemas, bronzeamento, o que diminui a resposta imunológica, levando ao câncer de pele.

Raios como UVC (germicidas), possuem produtos que quando interagem com o DNA forma os dímeros de pirimidinas (especialmente timina), hidratos de bases pirimidínicas, ligações cruzadas entre bases pirimidínicas e aminoácidos, os mais prejudiciais aos seres vivos, são absorvidos pela camada de ozônio, diferentemente dos UVB e UVA, que atingem a superfície terrestre e possuem também conseqüências benéficas, como a síntese da provitamina D e a prevenção de distúrbios no metabolismo do cálcio e fósforo, o que acarreta na má formação óssea e na diminuição da defesa do organismo.

Referências:
ITO, H.; WATANABE, H.; BAGIAWATI, S.; MUHAMAD, L. J.; TAMURA, N. Distribution of microrganisms in specie and their descontamination by gamma irradiation. In: Symposium on Food Irradiation Processing, Washington, D. C., 1985. Proceedings. Vienna, I.A.E.A., 1985. p. 171.

Ondas estacionárias e ondas não-estacionárias

Ondas que permanecem no mesmo lugar são chamadas ondas estacionárias, como as vibrações em uma corda de violino.

É a corda que vibra na frequência fundamental e no 2º e 3º harmônicos. Quando uma corda é deformada, a perturbação propaga-se por toda a corda, refletindo-se nas suas extremidades fixas. Da interferência das várias ondas pode resultar uma onda estacionária, ou seja, um padrão de oscilação caracterizado por sítios (os nodos) onde não há movimento. Os nodos resultam da interferência (destrutiva) entre a crista e o ventre de duas ondas. Nos antinodos, onde o deslocamento é máximo, a interferência dá-se entre duas cristas ou dois ventres de onda. Cada padrão de oscilação corresponde a uma determinada frequência a que se chama um harmônico. As frequências de vibração variam com o comprimento da corda e com as suas características (material, tensão, espessura), que determinam a velocidade de propagação das ondas. À frequência mais baixa a que a corda vibra chama-se frequência fundamental.


Ondas que se movem (não-estacionárias) têm uma perturbação que varia tanto com o tempo t quanto com a distância z e pode ser expressa matematicamente como: y = A(z,t)cos(ωt - kz + φ), onde A(z,t) é o envelope de amplitude da onda, k é o número de onda e φ é a constante de fase. A velocidade v desta onda é dada por: v- w/k= λf onde λ é o comprimento de onda.

 
Referências:

http://www.portalimpacto.com.br/docs/01Fabio2ANOF2Aula16.pdf

http://www.omid.com.br/pdf/apostila_acustica_eletrica_em_audio.pdf

Ultrassom e Infrassom

Um som é caracterizado por vibrações (variação de pressão) no ar. O ser humano normal médio consegue distinguir, ou ouvir, sons na faixa de frequência que se estende de 20Hz a 20.000Hz aproximadamente. Acima deste intervalo, os sinais são conhecidos como ultrassons e abaixo dele, infrassons.

Ultrassom é um som a uma frequência superior àquela que o ouvido do ser humano pode perceber.

Alguns animais, como o cão, o golfinho e o morcego, têm um limite de percepção sonora superior ao do ouvido humano e podem, assim, ouvir ultrassons. Existem "apitos" especiais nestas frequências que servem a estes princípios.

Infrassons são ondas sonoras extremamente graves, com frequências abaixo dos 20 Hz, portanto abaixo da faixa audível do ouvido humano.

Ondas infrassônicas podem se propagar por longas distâncias, pois são menos sujeitas às perturbações ou interferências que as de frequências mais altas.

Infrassons podem ser produzidos pelo vento e por algunstipos de terremotos. Os elefantes são capazes de emitir infrassons que podem ser detectados a uma distância de 2 km.

É comprovado que os tigres têm a mais forte capacidade de identificar infrassons. Seu rugido emite ondas infrassônicas tão poderosas que são capazes de paralisar suas presas e até pessoas. Há mais de 50 anos é estudada uma forma de usar o infrassom em armas de guerra, já que sua potência pode destruir construções e até mesmo estourar órgãos humanos.

Efeitos biológicos do ultrassom

O ultrassom quando atravessa um tecido é absorvido e pode elevar a temperatura local. As mudanças biológicas devidas a isso seriam as mesmas se a elevação fosse provocada por outro agente. A taxa de absorção do ultra-som aumenta com sua freqüência.

Outro efeito possível numa aplicação ultrassônica está associada à cavitação, termo usado para descrever a formação de cavidades ou bolhas no meio líquido, contendo quantidades variáveis de gás ou vapor. No caso de células biológicas ou macromoléculas em suspensão aquosa, o ultrassom pode alterá-las estruturalmente e/ou funcionalmente através da cavitação.

A pressão negativa no tecido durante a rarefação pode fazer com que os gases dissolvidos ou capturados se juntem para formar bolhas. O colapso dessas bolhas libera energia que pode romper as ligações moleculares, provocando o aparecimento de radicais livres H+ e OH-, altamente reativos e como conseqüência, causar mudanças químicas.

Outro efeito biológico que pode ocorrer é devido às denominadas "forças de radiações" que podem deslocar, distorcer e/ou reorientar partículas intercelulares, ou mesmo células com relação às suas configurações normais.

Atualmente, grande número de pesquisas vêm sendo realizadas para verificar os efeitos biológicos do ultrassom. Os resultados obtidos até agora conduzem à suposição de que nenhum bioefeito substancial tem sido verificado com feixe ultra-sônico de intensidade inferior a 100 mW/cm2.

Para resumir, podemos enumerar os seguintes efeitos de interesse biológico:

1) Efeito térmico: a energia intrínseca das ondas sonoras gera calor ao atravessar o tecido.

2) Efeito mecânico-vibratório: Empregado no preparo dos canais radiculares através da instrumentação, coadjuvado pela irrigação simultânea.

3) Efeito químico: pela liberação de substâncias ionizantes.

4) Efeito reflexivo: característica de atingir o objeto e retornar (como no ecograma).

5) Fenômeno da cavitação.

Referências:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ultrassom

http://www.forp.usp.br/restauradora/us01.htm

http://pt.wikipedia.org/wiki/Infrassom

http://www.papeldeparede.fotosdahora.com.br/wallpaper/02Animais//briga_de_tigres.gif

http://oglobo.globo.com/fotos/2007/02/28/28_PHG_cie_elefantes.JPG

http://www.prof2000.pt/users/mrsd/8ano/images/espectro_sonoro_3.JPG

http://www.fazfacil.com.br/images/som_diagram_DowChemical.gif

Som do trovão

O movimento de cargas elétricas distribuídas pela atmosfera é a causa dos trovões, que produzem o som devido ao aquecimento e alta velocidade da expansão do ar, motivando desta forma uma pressão intensa que produz o som, denominado de trovão. Os trovões podem se propagar tanto no ar quando no solo; como são ondas sonoras, sua frequência depende do meio na qual se propagam.
Como a velocidade da luz é maior do que a do som, o som do trovão acontece logo após a luminosidade do relâmpago. A onda sonora que chega ao ouvido humano é uma combinação de três partes que acontecem em uma velocidade muito rápida no mesmo espaço de tempo em que ocorre a propagação da descarga do ar. O primeiro evento é um estouro curto , o ouvido humano escuta um som agudo que pode causar danos a audição de uma pessoa , o segundo evento é um som intenso e se comparado com o primeiro, possui maior duração, e por último a extensão de sons graves pelo ar em volta do relâmpago.
“Às vezes a percepção do som pode ser diferente, mas a ordem de grandeza do trovão é a mesma do relâmpago. Por isso deve-se ficar longe de regiões possíveis de serem atingidas por relâmpagos.” Os trovões que se propagam no ar lembram uma batida de tambor, e a duração de um trovão é, em média, de 5 a 20 segundos.

REFERÂNCIAS:
http://www.educared.org.ar/comunidades/tamtam/kmages/relampagos-ontario.jpg
http://openinnovatio.org/wp-content/uploads/2009/05/raio.jpg
http://www.brasilescola.com/fisica/sons-trovoes.htm

Ondas Sonoras e o Ouvido Humano

Como já vimos em postagens anteriores, o som é um fenômeno causado pela vibração de moléculas de um lado para o outro, o que faz vibrar o grupo de moléculas seguintes, sucessivamente, e assim o som se propaga.

O nosso ouvido, como o dos outros mamíferos, é um objeto de recepção que converte as ondas sonoras em impulsos nervosos e transmite-os através das fibras nervosas ao cérebro, que os lê e interpreta. É um sistema extremamente complexo, o primeiro dos cinco sentidos que se desenvolve no feto e o que permite o primeiro contato com o mundo.

Morfologicamente falando, o ouvido consiste em 3 partes básicas, o ouvido externo, o ouvido médio e o ouvido interno:

Ouvido Externo:

É composto de duas partes, o pavilhão auditivo, também conhecido como orelha e o conduto auditivo externo. A principal função do pavilhão auditivo é coletar o som, agindo como um funil e direcionando o som para o conduto auditivo. Por sua vez, o conduto auditivo tem como função transmitir os sons captados pela orelha para o tímpano.

Ouvido Externo - Chegada do som ao tímpano

Ouvido Médio:

O ouvido médio é composto pelos famosos ossículos martelo, bigorna e estribo – que ligam o tímpano à orelha interna - e pela tuba auditiva. Quando a onda sonora move a membrana timpânica, esta move os ossículos, que transferem a energia para a orelha interna.

Ouvido médio

Ouvido Interno:

É composto pela cóclea e pelo aparato vestibular. Sua função é transformar a energia da onda de compressão dentro de um fluido em impulsos nervosos que podem ser transmitidos ao cérebro.

Ouvido Humano

Para fixar o conteúdo e ainda acrescentar alguns detalhes veja o seguinte vídeo:

Referências:

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/som/imagens/som10.jpg

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhwfZUdhW4Oph3AQPvwZ0skkBumO8ynQIDP8PV8Lr7gnodhL2NRm8ZMrIBoOmaNjOvpzX0nYjGmXo3gxP8Tbp-Sma9fLiT7cj1mCC3xDqJtovBYYjlN_s90jyN5AsSKP71OP0_PNZUUfb4/s400/som+e+t%C3%ADmpano.jpg

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjU_0h95v0Xz1UOCYjCy76RjmwcGH88PElQuGiXkP2mm6MTmmncOno16KtsFIhTbBCxHqmegffPeRMcWHdXhpQszOYpTRKkEcqiw3si9ElZGzLRNQvvAOGtqRvQxLmRQTaTSTFskDAZzvJc/s400/ouvido60.gif

http://www.ouvidobionico.org.br/images/MecAudicFig1.jpg

http://www.youtube.com/watch?v=_9r2UTCvogE

http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/ondas2/ouvido/ouvido.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/Orelha#Fisiologia_do_ouvido_.28ou_orelha.29_humano

Ecolocalização ou Biosonar

Ecolocalização ou Biosonar é uma capacidade biológica de detectar a posição e/ou distância de objetos ou animais através de emissão de ondas ultra-sônicas, no ar ou na água, e análise ou cronometragem do tempo gasto para essas ondas serem emitidas, refletirem no alvo e voltarem à fonte sobre a forma de eco, ou seja, orientação por ecos . Para diversos mamíferos, morcegos, golfinhos e baleias, essa capacidade é de importância crucial em condições onde a visão é insuficiente, de noite no caso dos morcegos ou em águas escuras ou turvas para os golfinhos, seja para locomoção ou para captura de presas. Alguns pássaros também utilizam a ecolocalização para voarem em cavernas. Baseado nessa capacidade natural os seres humanos desenvolveram a “ecolocalização artificial” com o advento do radar, sonar e aparelhos de ultra-sonografia.

ECOLOCALIZAÇÃO EM MORCEGOS

Esquema da ecolocalização em morcego, emitindo ultra-sons (em vermelho) que atingem o objeto (em azul), sendo refletidas sobre a forma de eco (em verde) e voltando ao morcego que calcula a distância (r) com base no tempo entre a emissão e recepção

A maioria dos morcegos possui um sentido adicional, aliado aos cinco com que os humanos estão acostumados: a ecolocalização ou biosonar, trata-se de um poderoso e importante recurso para orientação à noite ou em ambientes escuros como cavernas e para captura de presas.

Funcionamento

O morcego emite ondas ultra-sônicas, isso é, com freqüência muito alta, na faixa de 20 a 215 kHz, pelas narinas ou pela boca. Essas ondas atingem obstáculos no ambiente e voltam na forma de ecos com freqüência menor. Esses ecos são recebidos pelo morcego e com base no tempo em que os ecos demoraram a voltar, nas direções de onde vieram e nas direções de onde nenhum eco veio, os morcegos percebem se há obstáculos no caminho, as distâncias, as formas e as velocidades relativas entre eles, no caso de insetos voadores que servem de alimento, por exemplo. A eficiência da ecolocalização também varia entre as espécies, sendo que os de hábito alimentar insetívoro, ou predadores de insetos em geral, possuem esse sistema mais desenvolvido.

ECOLOCALIZAÇÃO EM GOLFINHOS

Ilustração animada do golfinho utilizando a ecolocalização para capturar um peixe

Funcionamento

O golfinho possui um extraordinário sistema acústico de ecolocalização que lhe permite obter informações sobre outros animais e o ambiente, pois consegue produzir sons de alta freqüência ou ultra-sônicos, na faixa de 150 kHz, sob a forma de “clicks” ou estalidos. Esses sons são gerados pelo ar inspirado e expirado através de um órgão existente no alto da cabeça, os sacos nasais ou aéreos. Os sons provavelmente são controlados, amplificados e enviados à frente através de uma ampola cheia de óleo situada na nuca ou testa, o Espermatócito, que dirige as ondas sonoras em feixe à frente, para o ambiente aquático. Esse ambiente favorece muito esse sentido, pois o som se propaga na água cinco vezes mais rápido do que no ar. A freqüência desses estalidos é mais alta que a dos sons usados para comunicações e é diferente para cada espécie.

Quando o som atinge um objeto ou presa, parte é refletida de volta na forma de eco e é captado por um grande órgão adiposo ou tecido especial no seu maxilar inferior ou mandíbula, sendo os sons transmitidos ao ouvido interno ou médio e daí para o cérebro. Grande parte do cérebro está envolvida no processamento e na interpretação dessas informações acústicas geradas pela ecolocalização.

Assim que o eco é recebido, o golfinho gera outro estalido. Quanto mais perto está do objeto que examina, mais rápido é o eco e com mais freqüência os estalidos são emitidos. O lapso temporal entre os estalidos permite ao golfinho identificar a distância que o separa do objeto ou presa em movimento. Pela continuidade deste processo, o golfinho consegue seguí-los, sendo capaz de o fazer num ambiente com ruídos, de assobiar e ecoar ao mesmo tempo e pode ecoar diferentes objetos simultaneamente.

A ecolocalização dos golfinhos, além de permitir saber a distancia do objeto e se o mesmo está em movimento ou não, permite saber a textura, a densidade e o tamanho do objeto ou presa.

ECOLOCALIZAÇÃO EM PÁSSAROS

O pássaro do petróleo ou Guácharo sul-americano (Steatornis caripensis) e certo tipo de andorinhão do gênero Aerodramus (Formerly collocalia) ou swiftlets das cavernas, são as únicas aves conhecidas que também podem ecolocalizar e voar na escuridão absoluta. Porém o sistema desses pássaros não é tão sofisticado quanto o do morcego e golfinho, além de servir somente para orientação ao vôo.

ECOLOCALIZAÇÃO ARTIFICIAL

A ecolocalização também é chamada de “biosonar”, pois foi a partir do estudo dessa capacidade natural que os seres humanos desenvolveram a “ecolocalização artificial”, de grande importância na aeronáutica, navegação e medicina, como o radar, o sonar e os aparelhos de ultra-sonografia.

O radar é encontrado em aviões e aeroportos e utiliza ondas eletromagnéticas.

O sonar, presente em navios e submarinos, faz uso de ondas ultra-sônicas para orientação da navegação.

A Ultra-sonografia contribui como auxílio no diagnóstico médico e veterinário, sendo sua aplicação mais ampla em seres humanos, particularmente durante a gravidez.

Antena de radar

Referências:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ecolocaliza%C3%A7%C3%A3o

Velocidade do Som

A velocidade do som é a distância percorrida por uma onda sonora por unidade de tempo. É a velocidade a que uma perturbação se propaga num determinado meio. A mais antiga tentativa para a determinação da velocidade do som, de que temos notícia, foi realizada na França, em 1738, cuja tentativa não foi, entretanto coroada de êxito. Mas, em 1822, pelas experiências conduzidas por uma comissão designada pela Academia Francesa, chegou-se à conclusão de que a velocidade do som no ar, por exemplo, já que este só se propaga através de um meio, a uma temperatura de 15,9º C é de 340,9 m/s, e que esta velocidade aumenta de 60 centímetros por segundo para cada aumento de um grau centígrado na temperatura. A 0º C a velocidade do som é de 331,4 m/s.

Falar da temperatura para determinar a velocidade do som é muito importante, pois quanto maior é a temperatura de um gás maior será a velocidade de propagação de uma onda sonora nele, além da distância, que também irá interferir.

Os sons de todas as freqüências propagam-se com igual velocidade. A prova de que isto é verdade, é que sons agudos, de alta freqüência, como o pífaro, numa banda musical, chegariam aos seus ouvidos antes (ou depois) dos sons de baixa freqüência, como o do tambor. E assim a música seria deformada.

Velocidade de propagação em diferentes materiais:

• Borracha: 54 m/s
• O2: 317 m/s
• Água: 1.400 m/s
• Granito: 6.000 m/s

Referências:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade_do_som

http://www.brasilescola.com/fisica/a-velocidade-som.htm

http://www.algosobre.com.br/fisica/velocidade-do-som.html

http://www.algosobre.com.br/fisica/velocidade-do-som.html