L’ORECCHIO E L’INQUINAMENTO ACUSTICO Scuola Primaria “Largo Isonzo” di Monfalcone Anno scolastico 2005-2006 Classi VA e VB

Premessa L’attività si è svolta nelle due classi V della scuola primaria “Largo Isonzo” di Monfalcone ed ha coinvolto come discipline sia musica che scienze. L’attività è proprio partita dalle scienze con l’argomento “L’orecchio” Si è avvalsa della partecipazione di due genitori di classe, entrambe dipendenti dell’ARPA FVG, una biologa, dott.ssa Daniela Domevscek e un tecnico competente in acustica, sig. Vinicio Rorato, che hanno dapprima spiegato la funzione dell’ ARPA. Procedimento I bambini avevano già studiato l’orecchio dal punto di vista fisiologico e le caratteristiche dei suoni dal punto di vista dell’acustica. La dott.sa Domevscek ha spiegato il viaggio che suoni e rumori fanno attraverso le varie parti dell’orecchio esterno, medio ed interno e che tipo di sollecitazioni comportano ad esse. Dopo di che c’è stata l’analisi della morfologia dell’orecchio nei diversi vertebrati.

A questo punto è stato chiesto ai bambini se sapevano cosa fosse l’inquinamento acustico. Subito è emersa la parola chiave RUMORE. A quel punto si è cercato di dare una definizione della parola rumore e di far capire che anche la musica più coinvolgente per me può essere motivo di disturbo in certi casi per il mio vicino. La biologa ha spiegato gli effetti di un suono assordante sul nostro orecchio. Il tecnico competente in acustica, sig. Rorato, ha spiegato il modo con cui vengono raccolti i suoni e il modo di classificarli a seconda del livello di pressione sonora e a seconda delle frequenze. È stata fatta una distinzione tra rumore ambientale e rumore residuo e sono state viste le leggi che regolamentano i livelli di inquinamento acustico. Durante la lezione è sempre rimasto acceso il fonometro. I bambini si sono accorti che qualsiasi loro spostamento implicava un suono che veniva subito registrato: lo spostamento di una sedia, il pennarello che cade, un colpo di tosse, ecc. e si sono resi conto che in classe … non c’è mai silenzio. Ecco allora la voglia di sperimentare: proviamo a parlare tutti insieme, proviamo a stare fermi e zitti, cosa succede durante la ricreazione, ecc.

Attraverso il fonometro i bambini hanno potuto visualizzare i livelli minimi e massimi di pressione a colori e sottoforma di grafico, gli impulsi, le diverse frequenze dei rumori quotidiani di una classe a scuola. Le diapositive seguenti sono quelle proposte ai bambini durante la lezione; a queste seguono i rilievi fatti in classe.

IL SENSO DELL’UDITO E L’INQUINAMENTO ACUSTICO Di Daniela Domevscek e Vinicio Rorato ARPA FVG Dipartimento di Gorizia Servizio Sistemi Ambientali

ORECCHIO NEI VERTEBRATI

L’ORECCHIO L’udito è uno dei nostri 5 sensi e permette all’uomo di muoversi, interagire, comunicare e collocarsi con maggiore facilità e risultati all’interno dell’ambiente in cui vive. All’interno dell’orecchio troviamo anche un importante organo che fornisce il senso dell’equilibrio.

IL RUMORE 1 Il rumore giunge al nostro orecchio come un’onda sferica e concentrica ed è indirizzata dal padiglione auricolare, struttura esterna a forma di imbuto, posta ai due lati della testa, al condotto uditivo. Sul padiglione auricolare sono presenti diverse serie di pieghe, per convogliare meglio il suono all’interno. L’onda di pressione acustica prodotta dal rumore urta e fa vibrare la membrana del timpano, una membrana elastica posta in fondo al condotto uditivo.

IL RUMORE 2 La membrana timpanica trasmette l’onda ricevuta ad una serie di ossicini, collegati tra di loro, che amplificano, cioè rendono ancora maggiore la sua forza e si chiamano martello, incudine e staffa. Gli ossicini trasmettono l’energia d’urto ricevuta alla chiocciola (coclea), un organo che esteriormente possiede la forma del guscio di una chiocciola e internamente è costituita da tante piccolissime cellule specializzate a riconoscere ognuna una frequenza diversa. Se la frequenza in quel rumore esiste, si eccitano e mandano un segnale al cervello, attraverso il nervo acustico.

IL RUMORE 3 Il nervo acustico manda al cervello il segnale ricevuto ed elabora, insieme agli altri segnali, quale sia la natura del rumore. Se il rumore viene elaborato come piacevole o conosciuto, lo interpretiamo come suono, o voce dei genitori, o risata degli amici, o il solito autobus sotto casa. Se non è conosciuto e magari è brusco, improvviso, ci mettiamo all’erta, con i muscoli pronti ad entrare in azione per farci reagire o scappare.

SUDDIVISIONE DELL’ ORECCHIO orecchio si compone di tre aree: (A) L'orecchio esterno (B) L'orecchio medio (C) L'orecchio interno. A - L'orecchio esterno convoglia i suoni nel canale uditivo che condensa le onde sonore. Le onde sonore colpiscono la membrana timpanica e la fanno vibrare. B - Oltre il timpano si trova l'orecchio medio, una cavità dove martello, incudine e staffa amplificano le vibrazioni timpaniche e le trasferiscono all'orecchio interno. C - L'orecchio interno è formato dalla coclea, una struttura a forma di conchiglia contenente liquido, fornita di cellule cigliate. Ogni cellula cigliata risponde a frequenze diverse, e consente di captare una gamma di suoni alti e bassi. Le cellule cigliate, quando sono stimolate, inviano impulsi nervosi al nervo acustico e quindi al cervello.

L’EQUILIBRIO All’interno dell’orecchio si trovano anche strutture particolari, i canali semicircolari, che costituiscono l’organo dell’equilibrio. All’interno dei canali è presente un fluido, nel quale si muovono le ciglia di cellule molto specializzate, la cui funzione è quella di mandare al cervello, attraverso la via nervosa, il segnale della posizione del fluido all’interno dei canali: se spostiamo la testa o la muoviamo rapidamente, il segnale diventa forte e un po’ confuso, per cui ci gira la testa e abbiamo bisogno di un momento per ritrovare l’equilibrio.

LA PRESSIONE Per funzionare bene, il timpano ha bisogno che dall’una e dall’altra parte la pressione sia la stessa. Ma quando aumenta la pressione esterna (scendiamo con la funivia o in immersione subacquea) o quando diminuisce (saliamo con la funivia) come si fa a equilibrare le pressioni? Siccome siamo fatti bene, esiste la Tromba di Eustachio, un canale che fa comunicare la zona dietro il timpano con la bocca, che, come sappiamo, è aperta all’esterno. Per compensare l’aumento o la diminuzione di pressione possiamo fare due cose: se la pressione esterna aumenta (l’orecchio si tappa perché il timpano viene spinto verso l’interno) possiamo tappare naso e bocca e soffiare. L’aria spinta all’interno provocherà pressione sul timpano anche dall’interno e tutto tornerà a posto. se la pressione esterna diminuisce (l’orecchio si tappa perché il timpano viene spinto verso l’esterno) possiamo sbadigliare. L’aria risucchiata all’interno provocherà decompressione sul timpano e tutto tornerà a posto

ORECCHIO NEI VERTEBRATI Pesci: non possiedono orecchio esterno, ma solo quello interno con l’unica funzione dell’equilibrio e organi di senso disposti sul capo e lungo il corpo per sentire lievi variazioni di pressione e il movimento di onde e correnti

ORECCHIO NEI VERTEBRATI Anfibi: non possiedono l’orecchio esterno, troviamo direttamente il timpano, che comunica le vibrazioni dell’acqua o dell’aria ad una cavità piena di liquido, in contatto con il nervo acustico.

ORECCHIO NEI VERTEBRATI Rettili: un piccolissimo canale acustico, ben protetto dall’esterno da una piega della pelle, porta subito al timpano, che trasmette le vibrazioni ad un unico ossicino nell’orecchio medio, la staffa, che comunica con una cavità piena di liquido, in contatto con il nervo acustico. Possiedono anche i canali semicircolari dell’equilibrio e la Tromba di Eustachio. Sentono bene i suoni molto bassi (serpenti 100-700 hertz) e le vibrazioni del terreno.

ORECCHIO NEI VERTEBRATI Uccelli: Hanno udito e vista molto sviluppati, un piccolo canale acustico porta al timpano, che trasmette le vibrazioni all’unico ossicino nell’orecchio medio, la staffa, che comunica con una cavità piena di liquido, a spirale, (chiocciola) in contatto con il nervo acustico. Possiedono i canali semicircolari dell’equilibrio e la Tromba di Eustachio. Possono sentire un’elevata serie di suoni, da 40 a 29000 hertz di frequenza e spesso usano l’eco di ritorno del loro verso per orientarsi.

ORECCHIO NEI VERTEBRATI Mammiferi: a parte quelli acquatici (delfini e balene) sono tutti dotati anche di orecchio esterno, con padiglioni auricolari spesso orientabili nelle direzione del suono. Tutti possiedono orecchio medio ed interno. La quantità di suoni che può essere percepita è variabile, infatti ci sono animali (cane, pipistrello) che possono sentire frequenze diverse e superiori a quelle che sentiamo noi: gli ultrasuoni. (Più di 20000 hertz)

CHE COS’ E’ IL RUMORE? Il rumore è un suono indesiderato e sgradevole che ci disturba e a volte può anche farci male, la musica più bella e coinvolgente per me può essere molto fastidiosa per il mio vicino di casa.   CCOME SI TRASMETTE IL RUMORE? Il rumore si trasmette se c’è un mezzo che lo trasporta, ad esempio l’aria (sulla Luna e nello spazio ad esempio non si sente nessun rumore). CCOME VIAGGIA IL RUMORE? Il rumore si propaga attraverso “onde successive” (es.: sasso nello stagno). -        Nell’aria viaggia a 344 metri al secondo (m/s) -        Nell’ acqua a 1500 m/s -        Nel metallo a 5000 m/s Quest’ultima si chiama trasmissione del rumore per via solida (gli Indiani d’America sentivano il treno avvicinarsi appoggiando l’orecchio sui binari) Se vi grattate la testa percepite molto bene una particolare trasmissione del rumore, la così detta via ossea.

E ora facciamo 2 piccoli giochetti

1.      Vogliamo sapere a che distanza è caduto un fulmine di cui abbiamo visto il lampo e poi sentito il tuono.   -         La luce viaggia a 299792458 m/s (quasi come Superman). (infatti vediamo immediatamente il bagliore) -         Sappiamo che invece il suono viaggia molto più lentamente (nell’aria solo a 300 m/s circa). -         Quindi iniziamo a contare i secondi da quando vediamo il lampo a quando sentiamo il tuono (10 secondi ad esempio) -         Moltiplichiamo 10 secondi per 300 metri e avremo 3000 metri, il fulmine è caduto a circa 3 Km da noi.

Quanto “corre” il rumore in 1 ora (1 ora = 3600 s)? 1.      Che cos’è il muro del suono?   Alcuni aeroplani, molto veloci, possono superare, anche più volte, il muro del suono. Vediamo il perché: Quanto “corre” il rumore in 1 ora (1 ora = 3600 s)? 344 m/s moltiplicati per 3600 s = 1238400 m/ora = 1238,4 Km/ora = 1 mach al livello del suolo (cosa che normalmente viene impedita dalla normativa internazionale).

COME SENTIAMO IL RUMORE? Quello che noi sentiamo, in particolare attraverso il timpano, è una pressione (sonora appunto). La pressione è la forza (SPINTA) che agisce su una superficie e si misura in PASCAL. Noi riusciamo a sentire rumori molto flebili ma anche molto forti: Rumori che vanno: -    Da 20 µPascal (minimo udibile) -        A 100.000.000 di µPascal (soglia del dolore) Per comodità invece usiamo una unità di misura molto più semplice: Diciamo che -        20 µPascal (minimo udibile) corrisponde a 0 dB (decibel) -        e 100.000.000 di µPascal (soglia del dolore) corrisponde a 130 dB In ogni caso percepiamo bene le differenze di livello di rumore, in particolare riusciamo a dire quando, secondo noi, il rumore è “il doppio di un altro” o quando una certa sorgente sonora ci disturba rispetto al rumore di fondo esistente. (Ogni 6 dB raddoppio della pressione sonora)

MA IL RUMORE SI SENTE ANCHE IN MANIERA DIFFERENTE (con varie TONALITA’)?   Si è vero, come i colori sono tanti e più o meno intensi anche il rumore si differenzia con toni diversi: -        Ci sono rumori più cupi (FREQUENZE BASSE) -        Ci sono rumori più elevati (FREQUENZE ALTE) Noi sentiamo molto bene i toni medi (le frequenze con cui parliamo).

GGLI EFFETTI DEL RUMORE.   -         Innanzi tutto sentire il rumore ci permette di interagire con il mondo. -         A volte il rumore ci fa fare alcune cose, scappare se c’è pericolo, ballare se ci piace il ritmo della musica. -         Tuttavia il rumore molto alto può provocare dei danni all’organo dell’udito (come se guardiamo una luce molto intensa) -        un’esposizione per lunghi periodi ad un livello di 80 - 90 dB può farci perdere l’udito alle frequenze che sentiamo meglio. -        Se il rumore supera i 130 - 140 dB (SCOPPIO) può addirittura lesionare il timpano. AA volte invece succede che un livello di pressione sonora di 50 – 60 dB nell’ambiente non ci permetta di dormire. Rumori intorno a 40 – 50 dB non permettano la concentrazione (ad esempio: risolvere un problema di geometria).

LA LEGGE ITALIANA INDIVIDUA ZONE IN CUI:   La quiete è essenziale (scuole e ospedali) Si possano costruire case (zone residenziali) Si possano costruire fabbriche (zone industriali) In più indica limiti per i rumori prodotti da aeroplani, treni, strade, discoteche, piste di gara ed altre sorgenti sonore.