O Mundo que Sentimos – Parte II

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O ser humano é um processador de informação. Possui cinco sistemas principais de sensores, que captam diferentes “sinais” (normalmente um “sinal”, em electrónica em particular, é entendido como informação, em contraste com o ruído):

  • O tacto é como que um sensor de pressão, uma vez que o exemplo típico de como funciona este sentido traduz-se no toque. No entanto, se pensarmos bem, este sensor tem na verdade outras vertentes, sendo, por exemplo, um excelente medidor de temperatura (não calibrado). Tem a grande limitação de só nos poder dar informação no seu raio de contacto.
  • O paladar é provavelmente o sentido mais desprezado em termos de necessidade, mas certamente um dos mais apreciados, pelo prazer que nos possibilita.
  • O olfacto talvez possa ser considerado um degrau acima do paladar em termos de necessidade, uma vez que o mesmo nos permite prevenir situações de perigo (cheiro a queimado, cheiro a combustíveis, etc.).
  • A visão é unanimemente considerado o sentido mais importante que dispomos, dado que é dela que dependemos mais fortemente. Por outro lado, essa ideia é, curiosamente, também a mais fácil de confirmar, visto que este sentido é o mais fácil de “desligar” (pelo menos em comparação com o tacto e a audição, pois os outros nem se equacionam).
  • A audição complementa, de certa forma, o sentido anterior, visto que permite a recepção de informação que nem sempre pode ser apreendida pela visão, por exemplo, sobre “fenómenos” que possam estar a ocorrer nas nossas costas. O mundo em que vivemos é principalmente caracterizado pela informação que dispomos através destes dois últimos sentidos.

Até aqui, à partida não vos dei nenhuma novidade. O que poderá ser novidade é compreender como funciona todo este sistema. Não irei entrar em pormenores, pois muitos deles nem os sei, no entanto, vou tentar dar-vos uma imagem geral.

Na primeira parte falei-vos da visão. Nesta segunda parte irei falar da audição.

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O sistema auditivo permite-nos captar ondas – tal como a visão, nesse caso são ondas electromagnéticas, neste caso são ondas sonoras. Convém, por isso, entender o que são ondas sonoras. Nesse sentido, irei começar por explorar alguns dos exemplos relacionados com a audição, que nos irão dar alguma intuição.

O primeiro exemplo que me lembro é o facto de ser comum ironizar sobre os filmes de ficção científica, em que ocorrem explosões no espaço e as mesmas são audíveis nas proximidades. Como sabem, é impossível, pois no espaço não existe atmosfera – não existe basicamente nada nesse espaço circundante à explosão. Assim a primeira ideia a ter em conta é que o som para se propagar precisa de “matéria” (não necessariamente no estado gasoso, como a atmosfera).

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Não interessa o quão grande é o impacto – se não houver um meio por onde se propague o som, ele não chegará a nós e portanto não o poderemos ouvir.

O segundo exemplo vem de encontro ao último pormenor que referi – o estado da matéria. É talvez contra-intuitivo, mas o som propaga-se melhor no estado sólido, que no estado gasoso. Recorrendo novamente ao cinema (neste caso, não para o criticar negativamente): nos westerns podem ver os índios a deitar-se no chão para conseguirem saber com maior antecedência se se aproximam cavalos – o som produzido pelos cascos dos cavalos propaga-se melhor pelo meio sólido (terra, por exemplo), do que pelo meio gasoso (ar). Se não estiverem convencidos, basta recordarem-se da experiência que provavelmente já terão feito de fazer um “telefone” com dois copos de plástico e um fio… Ou se preferirem fazer agora a experiência – se tiverem um relógio de pulso não digital, que faça um ténue ruído, coloquem-no sobre uma mesa e encostem o ouvido à mesa. Outro exemplo que vos deve ser familiar é sobre o ruído que parece que fazem quando estão a comer – o som que ouvem é maior que o que os outros ouvem, porque o som propaga-se também dentro da vossa cabeça.

O “telefone” que as crianças costumam fazer na escola.

O terceiro (e último) exemplo que vos dou não apela à vossa cultura cinematográfica, mas antes à musical: se já foram a um concerto, certamente que notaram que as colunas vibram muito, para produzir um som intenso. Se se aproximarem da coluna, parece que vocês próprios vibram (embora não seja boa ideia fazê-lo, pois podem criar lesões nos vossos ouvidos) – não parece, vibram mesmo.

Esta última ideia é  a mais importante: o som não é mais que uma “onda de vibração mecânica” – chama-se onda, por ter propriedades de “onda” na sua propagação (pormenores técnicos) e é uma vibração mecânica, porque envolve a vibração de partículas (matéria) (à Ciência que estuda o movimento de partículas dá-se o nome de Mecânica, daí o nome). Compreendamos então como se gera um som: dá-se um evento de colisão de partículas (por exemplo, quando se bate a uma porta, as partículas que constituem a mão, colidem com as partículas que constituem a porta) e gera-se a propagação da vibração – não são as partículas que viajam (a menos que destruamos a porta), o evento de colisão fez com que as partículas da porta onde se bateu começassem a oscilar – como as partículas na porta estão todas “interligadas” (interagem entre si), a vibração local rapidamente se transmite a toda a porta, bem como ao ar que circunda a porta. Assim está explicado o porquê de não se ouvir som no vazio, pois mesmo que se dê uma explosão, as partículas que vibraram não puderam transmitir a sua vibração a “alguém” que fizesse de intermediário para propagar a sua vibração ao longo do espaço. Quando existe meio por onde a vibração se pode propagar, é claro que esta não se irá propagar indefinidamente, isto porque existe dissipação energética – fazer oscilar novas partículas requer energia, assim, como o som se irá propagar em todas as direções, quanto mais distante se estiver do ponto inicial do “evento”, maior será o número de partículas envolvidas na vibração, logo maior será a energia necessária para as manter todas a vibrar, mas essa energia não aumenta, é apenas aquela que foi fornecida quando se bateu à porta, portanto o som será cada vez mais ténue, à medida que nos distanciarmos do “evento”.

Falta apenas explicar o porquê de o som se propagar melhor no meio sólido, que no gasoso. Para isso convém ter uma noção do que distingue “gasoso” de “sólido”. Trata-se principalmente da densidade de partículas – é muito superior no sólido. Assim, no sólido, as partículas estão muito mais juntas umas das outras, fazendo com que interajam muito mais fortemente – conseguimos atravessar o ar, mas não uma parede (pelo menos sem a partir). É nesta interacção que está a resposta: como o som é uma vibração que se propaga através das partículas, devido ao facto de estas interagirem entre si, é natural que quanto maior for a interacção, mais fácil seja a “comunicação” da interacção entre as partículas. Uma questão que vos pode surgir é a seguinte: e se o sólido tiver interacções tão poderosas que a vibração entre as partículas não seja possível? A resposta é que isso não existe – é sempre possível, pode dar-se é simplesmente o facto de ser necessária uma maior energia para a propagação do som, ou seja, se em vez de terem uma porta de madeira, tiverem uma de diamante, têm que bater com muito mais força para se conseguir ouvir algo (o que se poderá ouvir melhor será o som que as nozes dos vossos dedos farão).

Uma vez compreendido o que é um som, é certamente muito mais fácil de compreender como é que o ouvido funciona. Tendo em conta que o cérebro processa a informação por via de impulsos eléctricos, o ouvido é então além de um sensor de som, também um transdutor de compressão mecânica em sinais eléctricos. Por outras palavras, o ouvido recebe o som (na orelha), ou seja, a vibração de partículas, as quais vão fazer vibrar um mecanismo (o chamado órgão de Corti) que irá criar impulsos eléctricos em células nervosas, concordantes (de um modo ainda não totalmente compreendido) com o som recebido.

Algumas curiosidades:

  • O ouvido humano consegue distinguir cerca de 400 mil sons diferentes.
  • Os sons podem ser caracterizados por frequências (não necessariamente bem definidas) (ver parte I sobre a visão, em que é detalhado o conceito de frequência, que neste caso define o número de oscilações da vibração por segundo). O ouvido humano distingue sons entre 20Hz e 20 mil Hz (baixa frequência corresponde a sons graves e alta frequência a sons agudos) (20 mil Hz significa 20 mil oscilações da vibração por segundo; sons com frequência superior são chamados de ultra-sons – alguns animais têm uma percepção superior a nós neste limite, como o cão, o morcego e o golfinho). Na verdade, a mecânica do ouvido permite a “decomposição” de um som nas várias frequências que o constituem (como uma Transformada de Fourier, que é uma ferramenta matemática bem conhecida em várias áreas da Ciência, principalmente naquelas onde há processamento de sinal, como em electrónica). Assim, diferentes frequências são processadas por diferentes grupos de células.
  • Talvez alguns de vós se estejam a questionar sobre como funcionam as ecografias (ou ultrassonografia), em que são usados ultra-sons para obter imagens do nosso interior. A imagem é composta completamente a nível informático, o sinal que o aparelho recebe não é uma imagem do nosso interior, mas apenas uma resposta vibracional do nosso corpo à vibração imposta. É como que um “eco” (daí o nome) desse ultra-som, o qual depende exactamente da nossa “estrutura” interna.
  • O ouvido humano não distingue todas as frequências com igual precisão. É especialista na gama de frequências usadas na fala.
  • Como referido, o som também é caracterizado pela sua intensidade (que no ar, pode ser considerado a pressão deste). Esta intensidade é medida em decibel (dB). O ouvido humano está preparado para ouvir sons de 0 a 85dB, em que zero corresponde à ausência de som. Sons acima de 85dB, como o disparo de uma pistola (140dB), podem causar graves danos no sistema auditivo, (causando, pelo menos, perda temporária de audição).

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Tradução: “Ele estava a tirar a cera dos ouvidos… E depois ele espirrou.”
A remoção da “cera” é algo que deve ser feito com cuidado. O uso de cotonete é desaconselhado, pois além do perigo de perfuração do tímpano (que pode levar semanas a sarar, ou requerer até o uso de cirurgia), leva a que a cera se vá acumulando numa zona mais interior do ouvido, sendo mais difícil de a retirar. Uma vez que a cera derrete com o calor, uma solução simples é colocar água quente (pouco mais que morna, caso contrário pode danificar o tímpano) dentro do ouvido e esperar algum tempo com a cabeça “de lado” – depois virar a cabeça e esperar que a água saia naturalmente.

5 comentários

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  1. Supondo então, com outro exemplo, que só as frequências de 200 a 1000 Hz eram captadas pelo cérebro de um individuo (humano, claro). Como se adaptaria o cérebro?

    É preciso não esquecer que a transdução feita pelo ouvido tem de ser enviada ao cérebro – os impulsos têm de ser propagados até ao cérebro e este tem de transformar os padrões numa mensagem coerente.

    1. Mas audiologia ainda é pano para mangas 😀

      Um link útil: http://www.arsalgarve.min-saude.pt/portal/?q=node/2702

    2. A resposta sucinta é: não sei.
      Dependeria, à partida, se o problema era de nascença ou se tinha sido consequência de alguma lesão adquirida já depois de ter o sistema funcional. No primeiro caso, não se poderia falar (penso eu) de adaptação: simplesmente a pessoa seria incapaz de ouvir muitos sons (e parte dos sons relacionados com a voz humana, o que seria uma limitação significativa para compreender os outros). Suponho que poderia usar outros sentidos para diminuir a lacuna (na fala, o movimento dos lábios é muito importante e na verdade é uma informação que todos usamos implicitamente, mesmo que não saibamos “ler os lábios”).

      Para uma pessoa que já tinha ouvido os sons de outras frequências antes e depois perdia a habilidade de as percepcionar, o resultado poderia ser diferente. É possível que o cérebro de algum modo conseguisse fazer algum tipo de adaptação, mas não sei especificar o quê. Talvez para frequências abaixo do intervalo fosse possível percepcionar os harmónicos, em alguns casos, o que poderia dar informação sobre essas frequências “ocultas”. De qualquer forma, nunca li nada sobre este problema específico, pelo que não sei responder convenientemente.

  2. José Simões, eu digo que é comum fazer-se essa crítica, não estou a dizer que ela é justa. É evidente que um filme de ficção científica nem sempre pretende ser completamente realista. O cinema muitas vezes coloca em primeiro lugar a emoção que pretende transmitir ao telespectador, o que é evidentemente compreensível.

    Quanto à tua primeira crítica, deverá entender que refiro “atmosfera” num sentido lato, o que de resto é explicado em seguida: a ideia principal que quero transmitir é que o som precisa de um meio “material” para se propagar.

    Em relação ao resto, não se enquadra na presente discussão.

    • José Simões on 26/02/2014 at 15:25
    • Responder

    “O primeiro exemplo que me lembro é o facto de ser comum ironizar sobre os filmes de ficção científica, em que ocorrem explosões no espaço e as mesmas são audíveis nas proximidades. Como sabem, é impossível, pois no espaço não existe atmosfera”

    Mais uma vez má vontade primária contra a Ficção Científica (FC).

    Primeiro: O som propaga-se bem fora da atmosfera. Propaga-se no espaço interplanetário, porque não é vácuo.

    Se não, como se definia o “choque terminal” (estou a referir um local na nossa heliosfera) que é o(s) ponto(s) onde a velocidade do vento solar se torna inferior à velocidade do som no espaço interplanetário (circundante).

    http://en.wikipedia.org/wiki/Termination_shock#Termination_shock

    Segundo: O som nos filmes de FC é um exemplo da realidade aumentada

    http://pt.wikipedia.org/wiki/Realidade_aumentada
    http://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality

    Um filme, no sentido em que estamos a falar, é uma forma de expressão, não o que um observador hipotético veria ou ouviria. Se não esse observador hipotético tinha de ter umas lentes permutáveis (ou zoom) em vez de retina e ser capaz de sobreviver fora da atmosfera. E provavelmente ser paranóico porque ouve uma música de fundo tocada por orquestras grandiosas, em locais estranhos.

    Terceiro: Nos filmes de guerra da segunda guerra mundial bem se vê os cruzadores a dispara na linha do horizonte. E, reparem como a imagem e o som dos disparos estão sincronizados. E claro, oiço muitas poucas vozes a chamarem a isso um disparate. Não é FC. Se fosse FC teríamos os protestos a monte.

    E as trovoadas nos filmes? Nunca repararam que as trovoadas se vêem ao mesmo tempo que se ouvem? Nunca repararam nisso? E ninguém diz nada? Claro porque o cinema clássico é fixe e é a FC que estraga as mentes.

  1. […] Os dois primeiros pontos fazem parte do transmissor, enquanto que os dois últimos fazem parte do receptor. Embora seja óbvio, é talvez bom salientar que não é possível ouvir uma onda de rádio “directamente”, sem ter um dispositivo de rádio (caso contrário o nosso mundo era uma “barulheira”), pois, como disse, as ondas de rádio são ondas electromagnéticas, ou seja, luz que não vemos (porque não está na região do visível, isto é, na gama de comprimentos de onda para os quais os nossos olhos são sensíveis). O que ouvimos são ondas mecânicas (ver O Mundo que Sentimos). […]

  2. […] de partículas às quais transmite a sua vibração (visto que o som é uma onda mecânica, ler O Mundo que Sentimos II); como tal, e dado que a energia é limitada, a vibração vai-se tornando cada vez mais ténue à […]

  3. […] – Medicina. Origem e Evolução dos Vírus. Gripe. Sentidos (visão, audição, olfato, paladar e tacto, […]

  4. […] dispomos para adquirir informação do mundo exterior. Primeiro falei-vos da visão, em seguida da audição e, por fim, do olfacto, paladar e tacto. Todos estes sentidos “transformam” a informação […]

  5. […] parte falei-vos da visão, enquanto que na segunda abordei a audição. Nesta terceira e última parte irei explanar o olfacto, o paladar e o […]

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