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Ultrasuoni cosa sono e come vengono usati

 Ultrasuoni
12 ottobre 2017
Categoria Prevenzione, cura e tecnologie

Ultrasuoni: cosa sono e come vengono usati

Gli ultrasuoni sono fenomeni acustici di elevata frequenza che non possono essere uditi dall'orecchio umano. Scopriamo in quali applicazioni vengono usati.

L’origine del suono e grandezze per misurarlo

Il suono nasce dalle vibrazioni elastiche di corpi (es. diapason, corda di chitarra, tamburo ecc.) che modificando le condizioni fisiche di riposo delle molecole d’aria o di un altro mezzo elastico, danno origine a onde di rarefazione e compressione. Queste onde si propagano nello spazio e ciascuna delle particelle d’aria contigua alla sorgente vibra in sincronismo con questa, spostandosi al di qua e al di là della sua normale posizione d’equilibrio e trasmettendo il moto alle particelle a essa contigue lungo una direzione di propagazione dei suoni emessi dalla sorgente.
Il suono può anche essere interpretato come eccitazione del meccanismo uditivo che dà luogo alla percezione acustica. La scelta dell'uno o dell'altro punto di vista dà luogo a due aspetti dell'acustica, la fisica e la psicoacustica, che studia le modalità con cui il sistema uditivo e il cervello elaborano suoni e rumori. 
Per comprendere il comportamento di un’onda sonora, si definiscono le seguenti grandezze:

  • Lunghezza d’onda: distanza percorsa da un'onda per ritornare nella stessa configurazione
  • Ampiezza d’onda: spostamento massimo percorso da una particella oscillante attorno alla sua posizione di equilibrio
  • Frequenza: numero delle oscillazioni compiute da uno stesso punto dell’onda nell’unità di tempo. Viene misurata in cicli al secondo ovvero in Hertz (Hz)
  • Periodo: intervallo di tempo necessario all’onda per compiere un’oscillazione completa
  • Intensità: pressione esercitata dall’onda su una superficie. In quanto misura dello spazio, tanto maggiore sarà l’ampiezza, tanto maggiore sarà la pressione esercitata sull’ostacolo. Viene espressa in decibel (dB)
  • Velocità di propagazione: velocità con la quale il suono si propaga in un mezzo. Dipende dalla densità del mezzo stesso e dalla forza di legame fra le molecole costituenti quel mezzo
  • Timbro: permette di distinguere suoni aventi frequenze ed intensità uguali, ma generati da sorgenti diverse. 

Cosa sono gli ultrasuoni e dove trovano applicazione?

L'orecchio umano è in grado di essere stimolato da frequenze comprese tra 16 e 20.000 Hz. Un'onda con frequenza inferiore a quella del campo di udibilità è chiamata infrasuono, un'onda con frequenza superiore a quella del campo di udibilità è detta ultrasuono: gli ultrasuoni e gli infrasuoni quindi non provocano alcuna sensazione uditiva nell’uomo. Con il passare degli anni, la capacità di udire suoni con frequenza superiore a 8.000 Hz tende ad abbassarsi, tanto che molti adulti non sono in grado di udire frequenze oltre i 16.000 Hz, anche ad alte intensità sonore. Tra le cause vi può essere l’insorgere dell’ipoacusia.
Gli ultrasuoni trovano utilizzo per lo più in campo medico e industriale. Generati per mezzo di materiali con particolari caratteristiche meccanico-elettriche e utilizzati a scopo clinico, trovano applicazione soprattutto nelle ecografie. In base al materiale impiegato per la generazione, si avranno diverse frequenze di ultrasuoni, diverse propagazioni nei materiali e quindi differenti caratteristiche di potenza delle macchine generatrici.

A scopi clinici sono utilizzati per localizzare le superfici di separazione interne agli organi, attraverso la misura del tempo che intercorre tra l’emissione di un pacchetto di ultrasuoni e la ricezione degli eco riflessi dalle superfici interne. La penetrazione di un ultrasuono, cioè la sua capacità di arrivare in profondità in un tessuto, è in rapporto inverso con la sua frequenza. In pratica, ultrasuoni a frequenza più elevata permettono una migliore risoluzione degli oggetti ma riescono a penetrare meno profondamente nelle strutture dell’organismo. 

12 ottobre 2017

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