Stetoscopio a imbuti

Cosa imparerà

• Che il suono è vibrazione e che una membrana tesa raccoglie le vibrazioni della pelle.
• Che un tubo chiuso guida il suono senza che si disperda, e che qualsiasi perdita lo fa svanire.
• Che cosa sono i due rumori del cuore («tum-tum») e che li producono le valvole quando si chiudono.
• A misurare la frequenza cardiaca (battiti in 15 s × 4) e a verificare che sale con l'esercizio e scende con il riposo.

Prepara prima

• Prova in negozio o a casa che il beccuccio dell'imbuto entri nel tubo da 8 mm: deve entrare stretto per almeno 10–15 mm.
• Se il tubo arriva arrotolato e rigido, lascialo 5 minuti nell'acqua calda del rubinetto perché si ammorbidisca e si raddrizzi.
• Chiedi se qualcuno è allergico al lattice; in quel caso usa un guanto di nitrile o la pellicola trasparente.
• Cerca una stanza silenziosa (senza TV né lavatrice) per ascoltare.
• Stampa la mappa di ascolto (pezzo C) al 100 %.

Materiali e attrezzi

• Tubo in PVC trasparente (cristallo) — 50 cm (+50 cm per sperimentare) da comprare
  Ø interno 8 mm, Ø esterno 11–12 mm, parete di 1,5–2 mm (non troppo morbido)
• Imbuto grande (pezzo da petto) — 1
  di plastica, bocca Ø 70–80 mm, beccuccio Ø 8–12 mm
• Imbuto piccolo (auricolare) — 1
  bocca Ø 45–50 mm, beccuccio che entri nel tubo
• Palloncino — 1 (+1 di scorta)
  di lattice, misura normale (25–30 cm gonfio), nuovo
• Elastici — 2
  che stringano la bocca dell'imbuto con 2–3 giri
• Nastro isolante o nastro americano — 40 cm
  per sigillare le giunzioni tubo-imbuto (sigilla meglio del nastro trasparente)
• Plastilina — 1 pallina di Ø 15 mm
  solo se usi bottiglie tagliate, per sigillare il tappo
• Salviette con alcol — 2–3
  per pulire l'imbuto dell'orecchio tra una persona e l'altra

Attrezzi

• Forbici — tagliare il palloncino e il tubo
• Taglierino o seghetto — accorciare il beccuccio dell'imbuto se è più grosso del tubo adulto
• Righello — misurare 50 cm di tubo
• Cronometro (cellulare) — contare i battiti in 15 s

Pezzi e sagome

• A · Tubo ×1 — tubo in PVC Ø int. 8 mm
• B · Fascia guida per tagliare la bottiglia (alternativa agli imbuti) ×1 — carta
• C · Mappa di ascolto del petto ×1 — carta

Passo passo

1. Taglia il tubo

   Misura 50 cm di tubo in PVC e taglialo dritto con le forbici. Se è curvo, lascialo 5 minuti nell'acqua calda del rubinetto e stendilo sul tavolo.

2. Adatta i beccucci degli imbuti adulto

   Infila il beccuccio dell'imbuto grande in un'estremità del tubo: deve entrare stretto per 10–15 mm. Se è troppo grosso, accorcia il beccuccio dove il suo diametro esterno è di circa 9 mm; se è troppo sottile, avvolgilo con nastro isolante finché non è giusto. Ripeti con l'imbuto piccolo.

   Verifica: Tira delicatamente il tubo: l'imbuto non deve uscire.

3. Prepara il palloncino

   Tira il palloncino un paio di volte con le mani per ammorbidirlo. Taglia il collo proprio dove comincia ad allargarsi (a circa 3 cm dal beccuccio). Ti resta una cupola di gomma con un foro rotondo.

4. Tendi la membrana

   Infila il bordo dell'imbuto grande nel foro del palloncino e tira la gomma fino a coprire tutta la bocca di Ø 75 mm, come la pelle di un tamburo. Tira i lati alternandoli finché nella parte piatta non resta nessuna grinza.

   Verifica: Dai un colpetto con il dito: deve fare «tac» come un tamburo, non «flof».
   Trucco: È più facile in due: uno tiene l'imbuto e l'altro tende il palloncino.

5. Fissa la membrana

   Metti un elastico intorno al bordo dell'imbuto, sopra il palloncino, con 2–3 giri. Copri l'elastico con un giro di nastro isolante perché non si sfili quando premi sul petto.

6. Collega il tubo al pezzo da petto

   Infila il tubo sul beccuccio dell'imbuto grande, per almeno 10 mm. Avvolgi la giunzione con 3 giri di nastro isolante, coprendo 1 cm di beccuccio e 1 cm di tubo.

7. Collega l'auricolare

   Infila l'altra estremità del tubo sul beccuccio dell'imbuto piccolo e sigillala allo stesso modo con 3 giri di nastro. Questo imbuto si appoggia sull'orecchio, non dentro.

8. Prova delle perdite

   Appoggia l'imbuto piccolo sull'orecchio e gratta piano piano la membrana con l'unghia. Poi copri la membrana con il palmo e soffia piano nell'imbuto piccolo: dalle giunzioni non deve uscire aria.

   Verifica: Il grattare deve sentirsi forte e chiaro. Se suona debole, controlla le giunzioni e sigillale di nuovo.

9. Cerca il battito

   In una stanza silenziosa, stai seduto fermo per 2 minuti. Appoggia la membrana sulla pelle o su una maglietta sottile, sotto il capezzolo sinistro (cerchio arancione della mappa C), e premi un po'. Metti l'imbuto piccolo sull'orecchio e tappa l'altro orecchio con un dito.

   Trucco: Se non si sente, sposta l'imbuto di 2 cm alla volta senza staccarlo e trattieni il respiro per 5 secondi.

10. Conta i battiti a riposo

    Con il cronometro, conta i «tum-tum» per 15 secondi (ogni coppia di colpi è un battito). Moltiplica per 4 e annota il risultato: sono i tuoi battiti al minuto.

    Trucco: Esempio: 22 battiti in 15 s × 4 = 88 battiti al minuto.

11. Salta e ascolta di nuovo

    Fai 20 salti a piedi uniti (o corri per 1 minuto) e ascolta subito. Conta di nuovo 15 s e moltiplica per 4. Ripeti dopo un minuto e dopo 3 minuti per vedere come torna a scendere.

12. Pulisci e riponi

    Pulisci l'imbuto dell'orecchio con una salvietta con alcol prima che lo usi un'altra persona. Riponi lo stetoscopio con il tubo arrotolato morbido (giri di 15 cm o più) perché non si pieghi.

Funziona? La prova

In silenzio, con la membrana sotto il capezzolo sinistro, ascolta 15 s a riposo, subito dopo 20 salti, e dopo 1 e 3 minuti.

Cosa deve succedere: Si sentono chiaramente due colpi per battito («tum-tum» o «lub-dub»). A riposo, un bambino di 6–12 anni ha circa 70–110 battiti al minuto; dopo 20 salti salgono di 20–50 e in 2–3 minuti tornano al loro valore. Grattando la membrana il suono è forte; con la membrana in aria non si sente quasi niente.

Se qualcosa non va

• Non si sente niente — Perdita in una giunzione o membrana lenta. Soluzione: Sigilla le giunzioni con nastro isolante e tendi di nuovo il palloncino finché non suona come un tamburo.
• Si sente molto rumore di sfregamento — La membrana si muove sui vestiti o il tubo sfrega contro qualcosa. Soluzione: Appoggia sulla pelle o su una maglietta sottile, stai fermo e non toccare il tubo mentre ascolti.
• Il battito si sente molto debole — Punto sbagliato, rumore di fondo o l'auricolare non chiude bene l'orecchio. Soluzione: Cerca il punto sotto il capezzolo sinistro, spegni la TV e premi l'imbuto piccolo sull'orecchio con la mano.
• Il tubo si sfila dall'imbuto — Beccuccio troppo sottile. Soluzione: Ingrossa il beccuccio con 2–3 giri di nastro isolante prima di infilarlo.
• Il tubo si piega e smette di suonare — Tubo troppo morbido o curva troppo stretta. Soluzione: Usa un tubo con parete di 1,5–2 mm ed evita curve con raggio inferiore a 5 cm.
• Si sente un ronzio o il «mare» — L'auricolare aperto capta il rumore della stanza. Soluzione: Chiudi bene l'orecchio con l'imbuto e tappa l'altro orecchio con il dito.

Sicurezza

• Non gridare mai, non soffiare forte e non colpire la membrana mentre un'altra persona ascolta: il suono le arriva dritto nell'orecchio.
• Non infilare il tubo né altro nel condotto dell'orecchio: l'imbuto si appoggia sull'orecchio.
• Palloncini: i pezzi di palloncino possono soffocare i minori di 8 anni; raccogli tutti i ritagli. Attenzione alle allergie al lattice.
• Il taglierino o il seghetto per accorciare il beccuccio li usa un adulto.
• È un gioco scientifico, non un apparecchio medico: se senti qualcosa che ti preoccupa, chiedi al pediatra; non fare diagnosi.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

Ogni volta che il tuo cuore batte, si chiudono delle porticine che ha dentro (le valvole) e fanno «tum-tum», come una porta che si chiude. Quel colpetto fa tremare un pochino il tuo petto. La gomma del palloncino, tesa come un tamburo, trema con lui e spinge l'aria del tubo. Siccome l'aria è chiusa dentro, il tremolio non scappa e viaggia lungo il tubo fino al tuo orecchio, come la voce in un tubo giocattolo. Dopo aver saltato, i tuoi muscoli hanno bisogno di più sangue e il cuore batte più in fretta.

Per l'adulto

I rumori cardiaci sono vibrazioni a bassa frequenza (20–200 Hz) generate dalla chiusura delle valvole: il primo (S1) dalle atrioventricolari (mitrale e tricuspide) all'inizio della sistole, il secondo (S2) dalle semilunari (aortica e polmonare) alla sua fine. La parete toracica vibra con ampiezze di micron. La membrana (diaframma) accoppia questa vibrazione a un volume d'aria piccolo e chiuso (imbuto + tubo ≈ 60–80 cm³): uno spostamento minuscolo di una superficie grande (≈ 44 cm² per Ø 75 mm) produce una variazione di pressione apprezzabile, e il tubo funziona da guida d'onda che evita la dispersione sferica del suono (in aria libera l'intensità cala con 1/r²). Qualsiasi perdita agisce da filtro passa-alto e fa sparire proprio i gravi del cuore; un tubo lungo o morbido attenua per attrito con la parete. La membrana tesa esalta un po' le frequenze medie (polmone, 100–1000 Hz); senza membrana (campana appoggiata direttamente sulla pelle) si sentono meglio i gravi. La frequenza cardiaca a riposo nei bambini di 6–12 anni è ≈ 70–110 bpm e aumenta con l'esercizio per la maggiore richiesta di O₂ dei muscoli (stimolazione simpatica).

• vibrazione: movimento rapido avanti e indietro che produce il suono.
• membrana: foglio sottile e teso che vibra con il suono.
• valvola: porta del cuore che lascia passare il sangue in un solo verso; quando si chiude, fa rumore.
• battiti: numero di battiti del cuore in un minuto.
• stetoscopio: strumento dei medici per ascoltare i suoni del corpo.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto adatta i beccucci e tende il palloncino; il bambino mette il nastro, prova il grattare e ascolta. Invece di contare 15 s, fagli imitare il ritmo battendo le mani «piano» e «veloce».
• 8–10 anni: Montano tutto, contano 15 s e moltiplicano per 4. Fagli compilare la tabella della famiglia.
• 11–12 anni: Fagli fare un grafico del recupero del battito dopo l'esercizio e confrontare tubi di lunghezza e diametro diversi. Sfida: stetoscopio a due orecchie con un raccordo a Y.

In gruppo o in classe

A coppie: uno stetoscopio per coppia (50 cm di tubo, 2 imbuti, 1 palloncino). Un rotolo di 10 m di tubo basta per 20 stetoscopi. Prima della sessione: tagliare il tubo, verificare che gli imbuti entrino e chiedere delle allergie al lattice. Sessione di 45 min: 20 min di montaggio, 10 min di ricerca del battito in silenzio (chiedere silenzio totale al gruppo), 15 min di salti e misure con una tabella comune alla lavagna. Salviette con alcol su ogni tavolo per pulire gli auricolari.

Sfide

• Costruisci uno stetoscopio a due orecchie con un raccordo a Y da acquario e due imbuti piccoli.
• Progetta il pezzo da petto più sensibile: prova imbuti di Ø 50, 75 e 100 mm e membrane di palloncino e di pellicola.
• Ascolta il tic-tac di un orologio attraverso un tavolo di legno: il suono viaggia meglio nel legno o nell'aria?
• Registra il battito con il microfono del cellulare attaccato all'imbuto piccolo e conta i picchi nell'onda.

Altri progetti gratis

• Scala musicale con le bottiglie
• Telefono a filo
• Chitarra di elastici in una scatola

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