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O QUE É ACÚSTICA?
Acústica é o ramo da Física que estuda a
propagação das ondas sonoras.
O som é originado a partir da vibração da
matéria em camadas de compressão e rarefação,
sendo transmitido por intermédio dos meios
materiais.
ACÚSTICA
Professor Paulo Christakis, M.Sc.
Professor de Ciências – Física
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Quando se vibra uma lâmina, por exemplo, ela
começa a oscilar para a esquerda e para a
direita.
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Por causa desse movimento, as moléculas de ar
sofrem compressão e expansão e ocorre uma
transferência de energia entre elas na direção
do movimento da lâmina, produzindo, com isso,
ondas longitudinais.
Essa energia transfere-se de molécula para
molécula até chegar ao ouvido.
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As ondas sonoras, ao atingirem o ouvido, fazem
vibrar uma membrana denominada tímpano, que
as transmite ao cérebro por meio de impulsos
elétricos, causando a sensação sonora.
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O ouvido humano tem sensação auditiva para
sons emitidos em uma faixa de frequência que
varia de 20 Hz até 20 000 Hz.
O som de frequências menores que 20 Hz é
denominado infrassom (abalo sísmico, por
exemplo) e o de frequências superiores a 20 000
Hz é chamado de ultrassom (que pode ser ouvido
por alguns animais, como o morcego).
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VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO SOM
Por ser uma onda mecânica, o som necessita de
um meio material para se propagar. É comum
perceber a propagação do som no ar, embora
também possa se propagar nos meios sólidos e
líquidos.
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A velocidade de propagação do som depende
das características do meio, como densidade,
temperatura etc.
No ar, a velocidade do som é de
aproximadamente 340 m/s.
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Já em um meio líquido, como a água, o som se
propaga com velocidade de aproximadamente
1500 m/s. O meio mais eficiente para a
propagação do som é o sólido.
No vidro, a velocidade do
aproximadamente 4500 m/s.
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som
é
de
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Você já deve ter ouvido falar sobre a existência
do avião supersônico. O que significa esse
termo? Simplesmente que essa nave consegue
desenvolver uma velocidade maior que 340 m/s,
sendo mais rápida que o próprio som que ela
produz.
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No cotidiano, são chamados de instrumentos
musicais. Relembre, a seguir, alguns exemplos
de fontes sonoras:
FONTES SONORAS
As fontes sonoras referem-se a todos os
dispositivos capazes de produzir som em um
meio material, ou seja, que produzem ondas
sonoras com frequência entre 20 Hz e 20 000 Hz.
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QUALIDADES FISIOLÓGICAS DO SOM
O som possui
fisiológicas:
as
seguintes
qualidades
cordas sonoras: violão, violino, piano etc.
Altura
membranas sonoras: tambor, pandeiro etc.
Intensidade
tubos sonoros: flauta, órgão etc.
Timbre
hastes vibrantes: diapasão, triângulo etc.
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Altura
É a qualidade fisiológica que permite distinguir um
som grave de um som agudo. A altura do som é
caracterizada pela frequência do som emitido.
Som grave = som baixo = som de baixa frequência
(Figura 2)
Som agudo = som alto = som de alta frequência
(Figura 1)
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Intensidade
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Som fraco = amplitude menor (Figura 1)
É a qualidade que permite distinguir um som forte
de um som fraco. Ao acionar o botão de volume do
som, por exemplo, altera-se a sua intensidade, ou
seja, ao acionar o botão do volume identificado
como (+), deixa-se o som mais forte; ao acionar o
botão (–), deixa-se o som mais fraco. Ao alterar a
intensidade, altera-se a amplitude da onda.
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Timbre
Som forte = amplitude maior (Figura 2)
O timbre é a qualidade que permite distinguir os
sons da mesma altura e mesma intensidade
quando produzidos por meios diferentes.
O timbre está relacionado com o formato da onda.
Uma nota dó produzida por um violino, por
exemplo, soa diferente da mesma nota produzida
por um piano.
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Quando uma pessoa imita a voz de outra, a
imitação é parecida porque se consegue emitir
sons com a mesma altura e a mesma intensidade.
No entanto, não se consegue emitir o mesmo
timbre, ou seja, a onda com o mesmo formato.
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REFLEXÃO DO SOM
A reflexão do som ocorre quando uma onda atinge
um obstáculo e se propaga em sentido inverso ao
da onda incidente. As características da onda
refletida são as mesmas da onda incidente.
A reflexão do som origina dois fenômenos: o eco e
a reverberação.
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Eco
O ouvido humano percebe sons distintos com
intervalo de 0,1 s. Como a velocidade do som no ar
é de 340 m/s, em um intervalo de tempo de 0,1 s, o
som percorre 34 m. Para uma pessoa perceber o
eco de um som, é necessário que fique situada a
uma distância maior ou igual a 17 m do obstáculo.
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Reverberação
Se a distância for menor que 17 m, o ouvido não
distingue o som incidente do som refletido. Nesse
caso, ocorre a superposição dos sons, alterando a
sua intensidade e tornando-os, portanto, confusos.
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Na formação do eco, o som incidente distingue-se
do som refletido. O eco, por exemplo, é utilizado
pelo sonar para medir a profundidade do oceano,
localizar cardumes etc.
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O efeito da reverberação pode ser diminuído
revestindo-se as paredes e os móveis, por
exemplo, bem como as cadeiras de um teatro,
partes do cenário dos palcos etc.
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REFRAÇÃO DO SOM
RESSONÂNCIA
A refração ocorre quando uma onda passa de um
meio para outro.
Na refração de uma onda, ocorre alteração da
velocidade e do comprimento de onda, entretanto,
a frequência da onda não se altera.
Toda matéria é capaz de vibrar, desde que receba,
para isso, uma energia com frequência igual à sua
frequência natural de vibração. Essa energia faz a
matéria vibrar com amplitudes cada vez maiores.
Quando uma onda sonora passa do ar para a
água, por exemplo, tem a sua velocidade
aumentada, pois nos líquidos o som propaga-se
mais rapidamente do que nos gases.
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DIFRAÇÃO DO SOM
Dessa forma, o limite de elasticidade do material
pode ser alcançado, fazendo-o romper-se. É por
isso que um cantor de ópera pode, com sua voz
aguda, quebrar uma taça de cristal – esse é o
fenômeno da ressonância.
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A difração é a propriedade que as ondas têm de
contornar um obstáculo (Figura 1) ou de passar por
um orifício (Figura 2). O fenômeno da difração
ocorre com todas as ondas, como o som e a luz.
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A difração ocorre mais facilmente com as ondas
sonoras, já que possuem comprimento de onda
grande (entre 2 cm e 20 m).
É por isso que é possível ouvir uma pessoa falar,
mesmo que não se possa vê-la.
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Já com relação à luz, a difração é mais difícil de
ser observada, pois o seu comprimento de onda é
pequeno 5.10(-7)m.
Portanto, a difração acontece quando a onda
passa por um orifício ou contorna um obstáculo
cuja dimensão é da ordem de seu comprimento de
onda.
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Referências
Os fundamentos da física. Disponível
<http://osfundamentosdafisica.blogspot.com.br/>.
Acesso em: 26/08/2015.
em:
Desenhos e charges. Disponíveis na internet. Acesso
em: 26/08/2015.
Professor Paulo Christakis, M.Sc.
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