Cosa potrebbe avere in comune questo delfino sorridente e questo pipistrello sbadigliante? Non è solo che entrambi sono mammiferi. Entrambi usano anche gli ultrasuoni per trovare le cose al buio.

Che cos’è l’ecografia?

Ultrasuoni è il suono che ha una frequenza d’onda superiore a quella dell’orecchio umano in grado di rilevare. Include tutto il suono con frequenze d’onda superiori a 20.000 onde al secondo, o 20.000 hertz (Hz). Anche se non possiamo sentire gli ultrasuoni, è molto utile per gli esseri umani e alcuni altri animali. Gli usi degli ultrasuoni includono l’ecolocalizzazione, il sonar e l’ecografia.

Ecolocalizzazione

Animali come pipistrelli e delfini inviano onde ultrasoniche e usano i loro echi, o onde riflesse, per identificare le posizioni degli oggetti che non possono vedere. Questo è chiamato ecolocalizzazione. Gli animali usano l’ecolocalizzazione per trovare la preda ed evitare di imbattersi in oggetti al buio. Puoi vedere nella figura seguente come un pipistrello usa l’ecolocalizzazione per trovare la preda degli insetti.

Sonar

Sonar utilizza ultrasuoni in modo simile all’ecolocalizzazione. Sonar sta per la navigazione del suono e che vanno. Viene utilizzato per individuare oggetti subacquei come sottomarini. Ecco come la nave nella foto nella figura seguente lo sta usando. Un dispositivo sonar è sia un mittente che un ricevitore. Invia onde ultrasoniche e rileva le onde dopo che riflettono da oggetti subacquei.

La distanza dagli oggetti subacquei può essere calcolata dalla velocità nota del suono in acqua e dal tempo necessario affinché le onde sonore raggiungano l’oggetto. L’equazione per la distanza percorsa quando la velocità e il tempo sono noti è:

Distanza = Velocità × Tempo

Considerare la nave e il sottomarino raffigurati nella figura sopra. Se un’onda ad ultrasuoni viaggia dalla nave al sottomarino e viceversa in 2 secondi, qual è la distanza dalla nave al sottomarino? L’onda sonora viaggia dalla nave al sottomarino in appena 1 secondo, o metà del tempo necessario per fare il viaggio di andata e ritorno. La velocità delle onde sonore attraverso l’acqua dell’oceano è 1437 m/s. Pertanto, la distanza dalla nave al sottomarino è:

Distanza = 1437 m / s × 1 s = 1437 m

Q: Ora supponiamo che il dispositivo sonar sulla nave invii un’onda ultrasonica sul fondo dell’acqua. Se l’onda sonora viene riflessa sul dispositivo in 4 secondi, quanto è profonda l’acqua?

A: Il tempo impiegato dall’onda per raggiungere il fondo è di 2 secondi. Quindi la distanza dalla nave al fondo dell’acqua è:

Distanza = 1437 m/s × 2 s = 2874 m

Usa il PLIX interattivo qui sotto per simulare come l’ecolocalizzazione può essere utilizzata per mappare il fondo marino:

Ecografia

Un altro uso degli ultrasuoni è quello di “vedere” all’interno del corpo umano. Questo uso di ultrasuoni è chiamato ecografia. Le onde ultrasoniche innocue vengono inviate all’interno del corpo e le onde riflesse vengono utilizzate per creare un’immagine su uno schermo. Questa tecnologia viene utilizzata per esaminare gli organi interni e i bambini non ancora nati senza rischi per il paziente. Puoi vedere un medico usando gli ultrasuoni nella figura seguente.

Sommario

• Ultrasuoni è il suono che ha una frequenza d’onda superiore a quella dell’orecchio umano in grado di rilevare. Include tutti i suoni con frequenze d’onda superiori a 20.000 onde al secondo, o 20.000 hertz (Hz).
• Animali come pipistrelli e delfini inviano onde ultrasoniche e usano i loro echi per identificare le posizioni degli oggetti che non possono vedere. Questo è chiamato ecolocalizzazione.
• Sonar sta per navigazione audio e ranging. Viene utilizzato per individuare oggetti subacquei come sottomarini.
• L’ecografia è l’uso di onde ultrasoniche riflesse per “vedere” all’interno del corpo.

Recensione

1. Definire ultrasuoni.
2. Spiega come gli animali usano l’ecolocalizzazione per trovare le cose al buio.
3. Cosa significa sonar? Come viene utilizzato per localizzare oggetti subacquei?
4. Un dispositivo sonar su una nave invia onde ultrasoniche sotto l’acqua per localizzare una nave affondata. Ci vuole l’onda ad ultrasuoni 0,6 secondi per viaggiare dal dispositivo alla nave affondata e viceversa. Quanto sotto la superficie è la nave affondata?
5. In che modo l’ecografia è simile al sonar?