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    ESTUDO DA FÍSICA    
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 A C Ú S T I C A 

 

O que é som?
Ondas que se propagam através de meios materiais como a água, a corda e a mola são chamadas de ondas mecânicas.
Corpos vibrantes, como a membrana de um alto-falante, as cordas vocais, as cordas de um violão e a membrana de um tambor, produzem ondas que se propagam no espaço através das vibrações das partículas (átomos e moléculas) do ar.
Essas ondas, que também são mecânicas e capazes de impressionar os nossos órgãos auditivos, são denominadas ondas sonoras ou som.
Ondas transversais e longitudinais
Vimos que corpos (por exemplo, uma bóia ou uma folha de árvore) flutuando na água, ao serem atingidos por uma onda, não são arrastados por ela, apenas sobem e descem. Isso mostra que nas ondas produzidas na superfície da água as suas moléculas vibram  perpendicularmente à direção de sua propagação.

Ondas que vibram perpendicularmente à direção de sua propagação são transversais.

Outro exemplo desse tipo de onda é a produzida em uma corda tensa ao se agitar a sua extremidade em um movimento de sobe-e-desce.

Ondas que vibram na mesma direção de propagação são longitudinais.

Esse tipo de onda pode ser produzido em na mola ligeiramente tensa esticando-se e comprimindo-se uma das extremidades.

O som é uma onda longitudinal, pois, durante a sua produção, corpos vibrantes agitam as partículas do ar, ora expandindo (movimento para a frente), ora comprimindo (movimento para trás), no sentido longitudinal de maneira análoga à onda longitudinal na mola.

O som não se propaga no vácuo porque é uma onda mecânica. Sua velocidade de propagação varia com o meio material. Por exemplo, no ar, a 15° C, é de 340 m/s; na água, cerca de 1450 m/s; no ferro, cerca de 4500 m/s.

Infra-som e ultra-som
Ondas mecânicas longitudinais com freqüências inferiores a 20 Hz são denominadas infra-som. Aquelas com freqüências acima de 20000 Hz são denominadas ultra-som. O ouvido humano só capta sons cujas freqüências estão entre 20 Hz e 20000 Hz.
Alguns animais, como o cão, conseguem captar sons de 20 Hz até ultra-sons de 50000 Hz. Os morcegos são sensíveis a sons de 20 Hz até ultra-sons de 160000 Hz; eles voam sem colidir com obstáculos através da emissão de ondas ultra-sônicas e da recepção após a reflexão nos obstáculos. Os golfinhos e as mariposas também se orientam emitindo ondas ultra-sônicas.
O sonar é um aparelho inventado durante a Segunda Guerra Mundial com base no comportamento de animais como o morcego. Ele serve para detectar objetos sob a água pela emissão e recepção de ultra-som.

Outras aplicações do ultra-som: perfuração e ruptura de materiais duros; ensaio e análise de materiais; sinalização através da água; diagnóstico médico (pela imagem obtida por ultra-som em um filme fotográfico ou em um monitor de TV é possível examinar o funcionamento de órgãos do corpo humano, identificar tumores, observar um feto, etc.).

Qualidades do som
O que significa som alto, baixo, grosso, fino, agudo, grave, forte e fraco?
O som é caracterizado por três qualidades: intensidade, altura e timbre.
 
Quando variamos o volume do som em um televisor ou aparelho de som, estamos variando a sua intensidade, tornando-o mais forte (intenso) ou mais fraco. Essa qualidade está relacionada com a amplitude da onda sonora: quanto maior o volume do som, maior a amplitude e a energia que o som transporta durante a sua propagação.
 
A altura é determinada pela freqüência aumentando a freqüência, o som torna-se mais agudo (som fino); diminuindo-a, ele torna-se mais grave (som grosso). Em geral, a voz da mulher é aguda e a do homem é grave. Cada nota musical (dó, ré, mi, fá, sol, lá e si) possui determinada freqüência, que
decresce da nota dó para a si. Nos aparelhos de som há um botão que controla o grave e o agudo.
 
O timbre é a qualidade que permite distinguir sons de mesma intensidade e mesma altura emitidos por fontes diferentes. Por exemplo, o timbre do som emitido por uma nota musical no piano é diferente do emitido pela mesma nota em um violão.
 
Nível sonoro
O que significa um som de 20 dB, 60 dB?
No nosso cotidiano, principalmente nas grandes cidades, convivemos com alguns tipos de poluição, como a sonora, provocada por barulhos do trânsito, avião, músicas tocadas em volume alto, pessoas falando alto sem o menor respeito pelo vizinho e muitos outros que você pode citar.
Para avaliar e comparar as intensidades desses sons usa-se uma grandeza denominada nível sonoro (N) ou nível de intensidade sonora, que é medida em decibel (dB), em homenagem a Alexander Graham Bell (1847-1922), inventor do telefone.
A tabela a seguir apresenta alguns níveis sonoros:
Situação N (dB)
respiração normal 10
conversação normal (moderada) 40
ambiente de uma festa 60
barulho no tráfego intenso 80
gritos 100
avião a jato decolando 140
Ressonância
Você já deve ter percebido que algumas vezes a simples passagem de um caminhão pela rua pode provocar a vibração das vidraças de uma janela. Por que isso acontece?
Bem, a resposta a essa pergunta diz respeito a um fenômeno que pode ocorrer com praticamente, qualquer sistema físico: a ressonância.
 
Difração de ondas
A difração pode ser definida como a capacidade que uma onda apresenta de contornar, ou transpor, os obstáculos colocados em seu caminho.
Esse fenômeno é facilmente perceptível quando se trata de ondas sonoras: podemos ouvir uma música sendo tocada do lado de um muro mesmo que não vejamos o músico.

 

Velocidade de Propagação de uma onda ( V )

V   =   f   .  l
f ... freqüência, medida em Hz ( S.I )
l  ... comprimento de onda, medida em metros ( S.I )
V  .... Velocidade de Propagação 
Obs.: Na refração das ondas sonoras, a freqüência é mantida constante.