3. Som
• O som propaga-se no ar através de um movimento
ordenado das partículas que o constituem. Quando
fazemos vibrar as nossas cordas vocais, ou quando
tocamos uma nota musical num instrumento, fazemos
com que as partículas do ar que nos rodeiam entrem
numa oscilação que dá origem ao som que ouvimos. A
propagação do som no espaço deve-se ao facto de
umas partículas transmitirem o seu movimento às suas
partículas vizinhas (e assim sucessivamente), levando a
que a oscilação inicialmente produzida nas nossas
cordas vocais ou instrumento musical se propague
através do espaço aberto, até chegar aos nossos
ouvidos.
4. Som
• Deste modo, as partículas do ar aproximam-se,
afastando-se em seguida: sucedem-se no ar
uma série de compressões e rarefacções a que
se chama ondas sonoras.
• Só existem vibrações sonoras se entre a fonte
produtora do som e os ouvidos existir um
material que propague essas vibrações
(materiais sólidos, líquidos ou gasosos), pois o
som não se propaga no vazio.
5. Som
• O ar à nossa volta está habitualmente a uma
certa pressão atmosférica: a essa pressão
corresponde um certo afastamento das
partículas que constituem o ar.
• Quando as partículas do ar próximas de, por
exemplo, um altifalante são comprimidas, há um
aumento de pressão na zona de compressão.
• Na zona de rarefacção do ar ocorre, pelo
contrário, uma diminuição da pressão. A
propagação das ondas sonoras no ar
corresponde justamente a esta sucessão de
variações de pressão de ar.
6. Som
• O som propaga-se através de ondas:
Ondas Longitudinais.
Ex:
7. Som
• O som é um fenómeno
ondulatório e a sua propagação
só se pode efectuar em meios
materiais (sólidos, líquidos ou
gasosos).
8. Atributos do som.
• O ouvido humano distingue os sons de
acordo com três atributos: a altura, a
intensidade e o timbre. Além deste três
atributos é, por vezes, importante ter em
conta a duração do som. Entende-se por
duração de um som o intervalo de tempo
durante o qual esse som é audível para o
homem.
9. Atributos do som.
• A altura é a qualidade que nos
permite classificar os sons em agudos
e graves.
• De acordo com a intensidade que
percepcionamos, dizemos que um
certo som é "forte" ou "fraco".
10. Atributos do som.
• Pelo timbre, também designado por
qualidade de som, estabelecem-se
diferenças entre sons da mesma altura e
com a mesma intensidade e
classificamo-los como diferentes.
• Timbre, intensidade e altura podem ser
explicados através das grandezas físicas
que caracterizam as ondas sonoras.
11. Intensidade
• A intensidade é a energia transportada pela
onda sonora que atravessa a unidade de área
de uma superfície situada perpendicularmente à
direcção de propagação, por unidade de tempo.
Assim, a unidade no sistema SI de intensidade é
o Wm-2. Usualmente, no entanto, mede-se a
intensidade em Wcm-2 .
• A intensidade de um som depende da amplitude
da onda, mas é independente da frequência.
Assim, podemos ter um som forte (muito
intenso) de baixa frequência (grave) ou um som
fraco (pouco intenso) de alta frequência
(agudo).
12. Intensidade
• Quando os estudiosos desta matéria pretenderam
construir uma escala que cobrisse toda a gama de sons
audíveis pelo ouvido humano, depararam-se com uma
dificuldade: o leque de intensidades captadas era tão
vasto que tornava dificílima a sua representação. Para
se ter uma ideia, basta referir que, entre a intensidade
do som mais forte detectado pelo ouvido humano e a
intensidade do mais fraco, há uma razão de ordem de
grandeza de 1012!
• Recorreram então a uma escala logarítmica,
introduzindo também uma nova grandeza, o nível de
intensidade acústica. Define-se o nível de intensidade
sonora (em decibel – dB) pela expressão
13. Intensidade
• = 10 log10 (I / I0)
• em que I0 representa uma intensidade de
referência, normalmente a do som mais
débil que se pode ouvir (da ordem de
grandeza de 10-12 Wm-2). A unidade desta
nova grandeza é o bel (símbolo B), igual a
10 decibel (dB).
15. Intensidade
• É a partir dos 130 dB que o som se torna
nocivo. Há, no entanto, autores que situam este
limite em 120 dB.
• Estudos feitos sobre os efeitos prejudiciais
causados no ouvido humano por sons
demasiados intensos revelam o aparecimento
de surdez em jovens que ouvem, durante horas
consecutivas, música ruidosa ou também em
trabalhadores que não se protegem
convenientemente no exercício de certas
profissões que os submetem a grandes ruídos.
16. Intensidade
• O som (o ruído) pode, assim, ser
considerado como agente "poluidor" e
existe regulamentação que limita o nível
de intensidade sonora permitido em locais
de trabalho, na via pública e nas
habitações.
17. Altura
• A altura de um som está relacionada com a frequência
da onda sonora.
• Assim, um som agudo corresponde a uma frequência
elevada, um som grave corresponde a uma baixa
frequência. O lá normal tem a frequência de 440 Hz,
sendo esta frequência usada como padrão de altura.
18. Altura
• Os limites da audibilidade, para o ouvido
humano, estão normalmente entre os 20 Hz e
os 20 000 Hz; na música, as frequências
utilizadas situam-se entre 30 e 4000 Hz.
• Entrando em conta com a intensidade do som,
sucede que, para cada frequência, há um
mínimo de intensidade abaixo do qual o som
não é audível: o valor mais baixo destes
mínimos situa-se nos 2000 Hz, apresentando
o ouvido humano a sua máxima sensibilidade
para esta frequência.
19. Altura
• No outro extremo há um máximo de
intensidade para cada frequência: o
máximo dos máximos corresponde à
frequência de 1000Hz, zona onde o
ouvido humano apresenta a sua maior
sensibilidade.
20. Timbre
• O timbre distingue sons da mesma
intensidade e da mesma altura, emitidos por
instrumentos diferentes.
• O timbre está relacionado com o facto de que
os sons que ouvimos correspondem, na sua
maioria, a uma combinação de várias ondas,
formando uma onda complexa. O timbre
depende justamente das ondas que
constituem uma onda complexa.
21. Timbre
• Desta forma, uma nota musical, produzida
por um instrumento, resulta da
sobreposição de um som fundamental (o
de menor frequência) com sons de
frequências múltiplas da do som
fundamental, chamados harmónicos. O
timbre varia com o número, a frequência e
a intensidade dos sons que se sobrepõem
ao fundamental.
22. Timbre
• Tons puros - compostos por uma única frequência. É o
caso mais simples;
• Sons musicais - compostos por uma frequência
fundamental (que dá a tonalidade) e várias frequências
de valor múltiplo inteiro da fundamental (harmónicas),
dependendo do timbre. É o caso dos sinais de voz;
• Ruído - composto por inúmeras frequências sem que
exista um padrão que as relacione directamente. O
resultado é um sinal complexo, sem uma frequência
fundamental fixa, sendo portanto um sinal não periódico.
Estes sinais têm um comportamento imprevisível e,
consequentemente, são difíceis de caracterizar com
exactidão.
23. Timbre
• Um exemplo de som correspondendo a
uma só frequência, chamado um som
puro, é o som produzido por um diapasão.
24. O efeito Doppler
• O ser humano é capaz de ouvir uma grande diversidade
de sons; sons pouco intensos, como um sussurro ou o
zumbido de um mosquito ou então, muito intensos,
como um trovão ou a detonação de um foguete.
• Todas estas sensações têm algo de comum; têm origem
numa fonte sonora e são captadas pelo ouvido.
• A recepção das ondas sonoras pelo ouvido humano,
depende de vários factores como, por exemplo, a
distância à fonte sonora, a presença de um obstáculo
entre o ouvinte e a fonte sonora e o movimento relativo
entre a fonte sonora e o observador.
25. O efeito Doppler
• O efeito Doppler é o efeito que a velocidade relativa tem
sobre a frequência das ondas. Um bom exemplo é o caso do
aparente abaixamento de altura (frequência) do apito de um
comboio em movimento rápido, quando passa junto de uma
pessoa.
• Também o som produzido por um avião que voa a baixa
altitude parece tornar-se mais agudo quando ele se aproxima,
e quando passa e se afasta, o som baixa de altura. De facto a
frequência do motor do avião permanece constante, mas
quando se está a aproximar, maior número de ondas sonoras
atingem, por segundo, o ouvido e quando se afasta menor
número de ondas o atingem.
• Este fenómeno de alteração da frequência ocorre sempre que
uma onda de som e o ouvinte se deslocam em relação um ao
outro, porque se reduz o intervalo entre as compressões ou
rarefacções sucessivas que chegam ao ouvido do
observador.
26. Velocidade de propagação do
som
• O som propaga-se no ar com uma
velocidade extremamente pequena (340
m/s) se comparada com a velocidade da
luz (300 000 km/s). A velocidade do som
depende da natureza das partículas do
meio através do qual se vai propagar. Por
exemplo, na água, o som propaga-se
cerca de 4 vezes mais depressa do que
no ar. A velocidade de propagação do
som depende também da temperatura.
27. Velocidade de propagação do
som
• Propagação em diferentes materiais (m/s):
– Ar (temperatura=0ºC) 330
– Ar (temperatura=340ºC) 340
– Água (temperatura=20ºC) 1480
– Álcool Etílico (temperatura=20ºC) 1180
– Ferro (temperatura=20ºC) 3570
28. Grandezas que caracterizam as
ondas sonoras
• As ondas sonoras são caracterizadas por
quatro grandezas distintas:
– Amplitude;
– Comprimento de onda;
– Período;
– Frequência.
29. Amplitude
• È a distância máxima atingida por
um ponto, em relação á sua
posição média.
• Simboliza-se por “A” e a sua
unidade SI é o metro (m).
30. Comprimento de onda.
• Numa onda longitudinal é a distância entre
duas compressões ou rarefacções
(expansões) sucessivas.
• Numa onda transversal è a distância entre
duas cristas ou vales.
• Simboliza-se por “ ” (lambda) e a sua
unidade SI é o metro (m).
31. Período
• È o tempo que demora a realizar uma
vibração completa em torno de uma
posição média.
• Simboliza-se por “T”, e a sua unidade SI é
o segundo (s).
32. Frequência
• Número de vezes que um ponto realiza
em cada segundo.
• Simboliza-se por “f” e no sistema SI
exprime-se em s-1 (segundo menos 1), a
que se chame Hertz
• 1s-1= Hz
33. Reflexão do som
• È a mudança de sentido ou de direcção
das ondas sonoras sem alterar a sua
frequência, quando encontram uma
superfície reflectora, continuando a sua
propagação do mesmo meio.
• Superfícies lisas e polidas reflectem quase
todo o tipo de som, enquanto que
superfícies macias e felpudas o absorvem.
34. Reflexão do som
• A reflexão do som dá origem a três
fenómenos diferentes, fenómenos estes
que são:
– Eco;
– Ressonância;
– Reverberação;
35. Eco
• O Eco é uma consequência da reflexão
do som.
• Pode ocorrer quando a distância entre a
fonte sonora e o obstáculo é igual ou
superior a 17 metros.
36. Ressonância
• A ressonância é uma consequência da
reflexão do som, que faz com que haja
um aumento da sua intensidade.
37. Reverberação
• A reverberação é uma consequência da
reflexão do som, que faz com que haja
um prolongamento do som original
através de repetições sucessivas.
38. Refracção
• Dá-se quando uma onda sonora passa
de um meio para outro de densidade
diferente. Nesta passagem a velocidade
de propagação altera-se e por
consequência a direcção de
propagação da onda é modificada.
39. Difracção
• Ocorre quando uma onda sonora passa
por uma fenda ou obstáculo de
dimensão semelhante ao seu
comprimento de onda. O som contorna
o obstáculo.
