Som

Acústica- ciência que estuda o som e os seus fenómenos

Exemplos de Fontes Sonoras:

- Instrumentos musicais

Cordas- através da vibração das cordas.

Ex.: guitarra; violino;

Sopra- através da vibração da coluna de ar que está dentro do instrumento.

Ex.: flauta; trompete; saxofone

Percussão- através da vibração de peles metais.

Ex.: bateria; tambor

propagação

do som

Como se propaga o som?

Para que um som produzido por uma fonte sonora seja detetado, precisa de chegar ao recetor.

Fonte sonora Recetor do som

O que é uma onda?

É a propagação de uma perturbação, num meio material ou num meio não material.

Classificação de ondas:

Ondas mecânicas: São ondas que precisam de um meio material para se propagarem.

Ex.: água; sonoras; sísmicas

Ondas eletromagnéticas: Não precisam de um meio material, para se propagarem, ou seja, propagam-se também no vácuo.

Ex.: luz visível; micro-ondas; raios X; ondas de rádio

Outra classificação:

Onda longitudinal: A direção da propagação é a mesma que a direção da perturbação.

Onda tranversal: A direção da propagação é perpendicular à direção da perturbação.

As ondas sonoras são ondas mecânicas, porque precisam de um meio material para se propagarem e são ondas longitudinais, quando se propagam no meio material ar, porque as direções de propagação e de perturbação são coincidentes.

As ondas sonoras, no ar, são ondas de pressão, onde existem zonas sucessivas de maior pressão, zonas de compressão, e de menor pressão, zonas de rarefação.

Onda periódica- mantém as suas características,ao longo do tempo e do espaço.

Características das ondas:

Amplitude da onda: variação máxima em relação ao ponto de equilíbrio; Representa-se por A; A unidade depende do tipo de onda.
Comprimento da onda: distância entre dois pontos consecutivos à mesma fase; Representa-se pela letra lambda ( ); Unidade no SI- metro (m).
Período: tempo que demora uma oscilação completa; Representa-se por T; Unidade no SI- segundo (s).
Frequência de uma onda: número de vibrações em um segundo; Representa-se por f; Unidade do SI- hertz (Hz).

Velocidade de propagação de uma onda:

A velocidade do som em determinado meio material pode ser determinada se conhecermos a distância a que o som se propagou e o tempo que demorou a propagar-se a essa distância:

A distância deve ser indicada em metros e o tempo em segundos. Nesse caso a velocidade do som determina-se em metros por segundo (m/s), que é a unidade de Sistema Internacional para a velocidade.

1- intensidade do som

A intensidade esta relacionada com a amplitude do movimento de vibração da fonte sonora e permite distinguir um som forte de um som fraco.

Maior

amplitude

Maior intensidade

(transporta mais energia)

Som mais

forte

Menor

amplitude

Menor intensidade

(transporta menos energia)

Som mais

fraco

A partir da observação da representação das ondas podemos classificar os sons quanto à intensidade.

A intensidade do som depende da distância entre a fonte sonora e o recetor, pois este ao propagar-se num meio material vai perdendo amplitude.

Por isso, qualquer som diminui de intensidade à medida que se propaga, ou seja, à medida que se afasta da fonte sonora torna-se mais fraco.

2- Altura do som

A altura esta relacionada com o número de vibrações da fonte num intervalo de tempo, ou seja, com a frequência da fonte sonora e permite distinguir sons agudos de sons graves.

Maior frequência

(maior número de vibrações num intervalo de tempo)

Maior altura

(som mais alto)

Som agudo

Menor frequência

(menor número de vibrações num intervalo de tempo)

Menor altura

(som mais baixo)

Som grave

A partir da representação gráfica da pressão em função do tempo podemos classificar os sons quanto à altura.

A partir da representação gráfica da pressão em função do tempo podemos classificar os sons quanto à altura.

3- Audição humana

O ser humano é capaz de ouvir uma grande diversidade de sons.

O ouvido humano é o recetor das ondas sonoras provenientes de diferentes fontes e divide-se em três secções:

ouvido externo;
ouvido médio;
ouvido interno.

No ouvido externo: o som é captado pela orelha e conduzido ao longo do pavilhão auditivo até à membrana do tímpano, fazendo-o vibrar.
No ouvido médio: o martelo, a bigorna e o estribo amplificam as vibrações da membrana do tímpano, transmitido-as aos canais semicirculares.
No ouvido interno: a cóclea transforma essas vibrações em impulsos nervosos que são transmitidos ao cérebro através do nervo acústico.

O ouvido humano não é sensível a todo o tipo de sons, captando apenas ondas sonoras de frequência entre 20 Hz e 20 000 Hz- sons audíveis. Este intervalo vai diminuindo à medida que se vai envelhecendo.

As ondas sonoras de frequência inferior a 20 Hz designam-se por infrassons.

As ondas sonoras de frequência superior a 20 000 Hz designam-se por ultrassons.

Espetro sonoro: é constituído por todos os sons (infrassons, audíveis e ultrassons).

Para um som ser ouvido tem de haver a conjugação de dois parâmetros: a frequência e o nível de intensidade sonora.

Para cada frequência existe uma intensidade sonora mínima abaixo da qual não detetamos o som a uma intensidade sonora máxima que a membrana do tímpano pode suportar.

O nível de intensidade sonora é uma grandeza física que se mede com um sonómetro e exprime-se usualmente em decibel (dB).

Os valores do nível de intensidade sonora correspondentes ao limiar de audição e ao limiar de dor dependem da frequência do som.

Através da análise do audiograma, verifica-se que para as frequências audíveis há um nível de intensidade sonora mínima (0 dB), abaixo da qual o som não se ouve, e um nível de intensidade sonora máxima (120 dB), acima da qual o som provoca dor.

A poluição sonora está a tornar-se um problema das sociedades modernas, afetando o bem-estar físico e psíquico do ser humano. Uma exposição prolongada ao ruído deve ser evitada pois pode provocar lesões no ouvido, levando à surdez.

Os sons de nível de intensidade sonora superior a 90 dB constituem um perigo para o ouvido e a partir de 120 dB podem mesmo provocar lesões.

4- Fenómenos acústicos

A existência de obstáculos ou a mudança de meio de propagação altera propagação de uma onda sonora.

Quando as ondas sonoras, que se propagam num determinado meio, encontram uma superfície podem:

... ser refletidas, ou seja, voltam para trás continuando a propagar-se no mesmo meio;
... ser absorvidas, ou seja, deixam de se propagar;
... ser refratadas, ou seja, passam a propagar-se noutro meio.

1. Reflexão do som

A reflexão do som ocorre quando as ondas sonoras encontram superfícies lisas e duras e voltam para trás, ou seja, são refletidas.

A reflexão do som pode não ser total, uma parte do som pode ser absorvido. Por isso, o som refletido tem menor intensidade que o som incidente, dependendo das características acústicas dos materiais constituintes das superfícies de separação dos meios.

Bons isoladores

acústicos

São materiais que absorvem o som.

Ex.: esferovite, cortiça (superfícies rugosas)

Maus isoladores

acústicos

São materiais que não absorvem o som, podendo transmiti-lo ou refleti-lo

Ex.: superfícies lisas (muito refletoras)

O eco e a reverberação são fenómenos físicos que resultam da reflexão do som numa superfície.

Eco

O eco consiste em ouvir a repetição de um som emitido.

O ouvido humano só distingue dois sons se estes chegarem ao ouvido com um intervalo de tempo de, pelo menos, 0,1 segundos. Por isso, só há eco se o som refletido chegar aos nossos ouvidos, pelo menos, 0,1 segundos depois do som ser emitido.

Condições para a ocorrência de eco:

ocorre eco se a distância entre a superfície refletora e a fonte sonora for igual ou superior a 17 metros.
não ocorre eco se a distância entre a superfície refletora e a fonte sonora for inferior a 17 metros.

Reverberação

A reverberação consiste numa sobreposição de reflexões sucessivas de uma mesma onde sonora, transmitindo a sensação de prolongamento do som.

Este fenómeno ocorre quando a distância entre a fonte sonora e o obstáculo é inferior a 17 metros.

2. Refração do som

A refração do som ocorre quando as ondas sonoras passam de um meio material para outro diferente, passando a propagar-se com velocidade diferente. Provoca, geralmente, uma alteração da direção de propagação.

Se a onda se propagar perpendicularmente à linha de separação dos meios, a passagem não envolve mudança da direção de propagação.

É o facto das ondas sonoras sofrerem refração que explica porque, por exemplo, o som produzido numa sala fechada pode ser ouvido na sala aolado. Quando a onda sonora encontra a parede, sofre refração e propaga-se através dela (transmissão), chegando à sala ao lado. A onda sonora, ao encontrar a parede, sofre, também reflexão e absorção. Por isso, o som refratado é menos intenso do que aquele que incidiu na parede.

Ao incidir na superfície de separação de dois meios, o som pode ser refletido, refratado ou absorvido. As características da superfície é que determinam qual destes fenómenos acontece em maior escala.

3. Poluição sonora

A exposição permanente e prolongada a ruídos de elevada intensidade sonora, como, por exemplo, em grandes cidades, em recintos de espetáculo, em indústrias, etc., pode causar, a longo prazo, surdez parcial ou total. De forma a evitar a exposição a poluição sonora, deve-se ter em conta, por exemplo, o isolamento acústico dos edifícios. Assim, é necessário escolher materiais que evitem que o ruído proveniente do exterior se propague para o interior.

Um bom isolamento acústico pode ser obtido através da utilização de vários materiais, criando obstáculos em sequência, de modo a diminuir progressivamente a intensidade do som.