A física da Ecolocalização

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A física da Ecolocalização. 
Nós, seres vivos, percebemos ondas mecânicas longitudinais que apresentem frequências no intervalo entre 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz) são capazes de impressionar nosso tímpano que movimenta um conjunto de ossos (martelo / bigorna / estribo) e, após transmitir a vibração à cóclea, tem o impulso mecânico transformado em impulso bioelétrico (que é transmitido, pelo nervo auditivo, ao cérebro que o interpreta como som).
Quando dois sons iguais atingem o ouvido num intervalo inferior a 0,1s(persistência auditiva) não conseguimos percebê-los separadamente. Contudo, se o intervalo entre dois sons iguais é superior a 0,1s, percebemos um som e, depois, o outro. Nesta situação dizemos que estamos escutando o ECO do primeiro som.
Lembrando conceitos básicos de cinemática escalar, poderemos determinar a distância entre o obstáculo (que refletirá o som) e o emissor/receptor do som (que emitirá o som e depois perceberá o eco deste).
v = d / t ou d = v × t
Onde: 
d é a distância entre o emissor do som e o obstáculo
v é a velocidade do som no meio
t é METADE do intervalo de tempo entre a emissão e a recepção do som.  Onde,como o som VAI e VOLTA, percorre a distância que separa o emissor e o obstáculo DUAS vezes (uma na ida e outra na volta). Se a distância entre o emissor e o obstáculo é constante, a onda sonora precisa de metade do intervalo de tempo para ir e a outra metade do intervalo de tempo para voltar. 
O som é essencial para os mamíferos marinhos em vários aspectos, sendo ele necessário até mesmo no momento da alimentação. Ao emitir o som na água ele volta para eles assim que encontra com um objeto, um comportamento característico de uma onda. Esse processo é chamado ecolocalização. A ecolocalização é importante para os mamíferos pois permite sua navegação no escuro e em grandes profundezas com águas turvas. Esse processo é realizado através de cliques, algo similares com as habilidades dos morcegos. Até o presente essa habilidade só tem sido vista em baleias dentadas, as sem dente e os golfinhos.
A ecolocalização usada na alimentação é diferente da usada para comunicação. Os da comunicação geram informação sobre a área ativa dos outros animais, a ecolocalização informa características do ambiente. As baleias dentadas o fazem enviando cliques de alta freqüência no ambiente. Esses cliques então encontram objetos distantes, e os ecos que voltam são recebidos pelo animal que o enviou. Com esse eco o animal consegue determinar a distância do objeto, baseado no tempo que demora a ressonância do som. Quanto mais longe o objeto, mais tempo demora ao eco voltar. 
Assim que o animal ecolocalizador chega mais perto da presa, a freqüência com que produz os cliques fica cada vez mais rápido. Essa série de cliques até a captura da presa é chamado de “trem de cliques”. A medida que o intervalo desses cliques fica menor, ele começa a soar como um chiado.
O som que retorna tem um som diferente do que o originalmente enviado. Essa diferença de som, fornece ao animal informação sobre o tamanho, forma, orientação, direção, velocidade, e até mesmo sobre a composição do objeto! Golfinhos tem a grande habilidade de detectar objetos, do tamanho de uma bola de golf, a uma distância de 100m.
Baleias dentadas e não dentadas produzem outros tipos de som para aumentar sua chance de sucesso. As baleias Jubarte desenvolveram uma técnica chamada “rede de bolhas”. Essa rede de bolhas envolve desde uma a várias baleias soprando ar pelo seu buraco respiratório enquanto estão dentro d’água. Isso produz um som, enquanto a as bolhas foram algo como uma cortina que vai subindo para a superfície.
Essas bolhas prendem a presa entre a superfície e a boca da baleia. Isso auxilia enormemente a alimentação da Jubarte para que ela consiga o alimento necessário. Tudo isso culmina com a alimentação em sucesso das Jubarte.
Golfinhos nariz de garrafa, além da ecolocalização, usam uma técnica que consiste em levantar a nadadeira caudal da água e em seguida abaixá-la com força na superfície da água. Isso causa um alto ruído e cria uma trilha de bolhas dentro de água. Tal método deixa os peixes desnorteados e os remove de seus esconderijos, deixando mais fácil para os golfinhos os encontrarem.
 Podemos resumir então que a Ecolocalização ou Biosonar é um sentido, uma sofisticada capacidade biológica de detectar a posição e/ou distância de objetos (obstáculos no ambiente) 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 (ondas refletidas). 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.
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http://fisicaebiologia.blogspot.com.br/2010/05/ecolocalizacao-no-ar.html
http://grupoondasfisica2.blogspot.com.br/2009/10/ecolocalizacao.html
http://biofisicando.blogspot.com.br/2010/04/o-som-e-essencial-p-ara-os-mamiferos.html