SOM

A área da Física que estuda o som é chamada de Acústica. Para entende-la melhor precisamos relembrar alguns conceitos:

Onda: é a variação periódica de uma grandeza física. Uma onda é composta por:

Crista: Pontos de maior intensidade, o topo da onda.

Vale: Pontos de menor intensidade da onda.

Nível Médio: Pontos entre o as Cristas e os Vales.

A distância entre a crista ou o vale e o nível médio é chamada amplitude (y). Já a distância entre duas cristas consecutivas ou dois vales consecutivos é chamada de comprimento de onda (λ).

Onde:

λ – Comprimento

y - Amplitude

O tempo que uma oscilação leva para se repetir é chamado período (T), medido em segundos(s). A frequência (f) significa quantas vezes uma oscilação se repete por unidade de tempo, medida em Hertz (Hz). Dessa forma:

f = 1/t

O Som é uma onda mecânica que possui a intensidade e frequência necessárias para ser percebida pelo ser humano. Entendemos como onda mecânica uma onda que precisa de meios materiais, como o ar ou o solo, para se propagar. As frequências audíveis pelo ouvido humano ficam entre 16 Hz e 20000Hz (20kHz). Dentro desta faixa a encontram-se a voz humana, instrumentos, musicais, alto-falantes, etc.

Abaixo de 16Hz temos os infra-sons, produzidos por vibrações da água em grandes reservatórios, batidas do coração, etc.

Acima de 20kHz estão os ultra-sons emitidos por alguns animais e insetos (morcegos, grilos, gafanhotos...), sonares, aparelhos médicos e industriais.

Os dispositivos que produzem ondas sonoras são chamados de fontes sonoras. Entre os que mais se destacam estão aqueles compostos por:

Cordas vibrantes como violão o  piano, as cordas vocais etc.

Tubos sonoros como órgão flauta, clarineta.

Membranas e placas vibrantes tal como o tambor

Hastes vibrantes como o diapasão, triangulo, etc.

Podemos caracterizar os sons a partir de sua intensidade, altura ou timbre.

A intensidade está ligada à quantidade de energia transportada pelo som. Desta forma, conforme a intensidade do som dizemos que ele é mais forte (a onda possui maior amplitude) ou mais fraca (a onda possui menor amplitude).

A altura está relacionada com a freqüência do som. Assim distinguimos os sons mais altos como os de maior frequência (mais agudos) e os mais baixos como os de menor frequência (mais graves). As notas musicais buscam agrupar diferentes freqüências sonoras produzidas por um instrumento.

O timbre corresponde ao conjunto de ondas sonoras que formam um som. O timbre permite diferenciar diferentes fontes sonoras, por exemplo é fácil perceber que o som de uma guitarra e de uma flauta são completamente diferentes.

A velocidade do som no ar é de 340 m/s. A fórmula que relaciona velocidade, amplitude e frequência sonora é:

V = λ . f

Exercício:

A uma certa distância de uma fonte sonora, que produz um som de propagação uniforme no espaço, a intensidade sonora corresponde a 0,2 W/m2. Sabendo que a potência da fonte é constante e vale 10 W, determine a distância entre a fonte e o ponto de marcação do valor da intensidade.

a) 1 m

b) 2 m

c) 4 m

d) 5 m

e) 15 m

LETRA “B”

Como o som se propaga de forma uniforme em todas as direções, a melhor área de propagação a ser considerada é a de uma esfera. Portanto, sendo a área da esfera 4 πR², temos que a intensidade sonora é:

I = P → I.A = P → I . 4 πR² = P
     A

A distância entre a fonte e o ponto considerado é o raio da esfera, logo:

R² =     P    
         4π.I

R² =         10         
        4 . 3,14 . 0,2

R² =    10    
        2,512

R² = 3,99

R ≈ √4

R ≈ 2 m