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O som como onda de pressão
O ser humano só é sensível a ondas sonoras de frequências entre cerca de 20 e 20 000 Hz (a sensibilidade às frequências altas diminui com a idade).
Espetro sonoro
O som como onda de pressão
A propagação de uma onda sonora num fluido (um gás ou um líquido) é semelhante à
propagação de uma onda longitudinal numa mola, pelo que a onda sonora é
longitudinal.
Onda sonora é uma onda longitudinal
Diapasão
Quando se bate com um pequeno martelo nas hastes do
diapasão (diz-se «percutir» o diapasão), estas vibram
produzindo um sinal sinusoidal, cuja propagação origina uma
onda sonora a que chamamos som puro.
O som como onda de pressão
Quando se percute o
diapasão
As camadas de ar em redor das hastes do diapasão
passam a vibrar em torno de uma posição de
equilíbrio. Esse movimento é comunicado às
camadas de ar vizinhas e assim sucessivamente,
devido à elasticidade do meio.
Durante a propagação de um som existem zonas
onde o ar fica menos denso – zonas de rarefação –
e zonas onde o ar fica mais denso – zonas de
compressão.
Maior pressão Zona de compressão:
maior densidade do ar
Menor pressão Zona de rarefação:
menor densidade do ar
p
x
O som como onda de pressão
Num tubo pequeno (como os que existem em alguns instrumentos musicais de sopro) com um êmbolo oscilante numa extremidade produz-se uma onda sonora com amplitude praticamente constante.
Direção de propagação Direção de oscilação
λ
Rarefação compressão
A distância entre duas zonas consecutivas de compressão, ou de rarefação, é igual ao comprimento de onda.
λ
p
t
O som como onda de pressão
Diz-se que o som é uma onda de pressão porque a sua propagação origina variações de pressão no espaço.
A função p(t), que descreve essa dependência temporal, representa a oscilação da pressão em relação à pressão de referência.
𝑝 𝑡 = 𝑝0 sin 𝜔𝑡
T
T
T
𝑝0
𝑝0
• p: pressão num ponto, em relação a
uma pressão de referência;
• p0: amplitude;
• ω : frequência angular.
Pa
A função p(t) evidencia a periodicidade temporal da onda sonora num dado ponto do meio.
O som como onda de pressão
A velocidade com que o som se propaga depende do meio de propagação e, no mesmo
meio, depende da temperatura: quanto mais facilmente se realizar a transferência de
energia no meio, mais rapidamente a onda se propaga.
O som não se propaga no vazio, pois neste não há matéria que possa oscilar.
Meio Material Temperatura / ˚C Velocidade / m s-1
Granito
20
6000
Aço 5790
Água do mar 1522
Água 1482
Ar 15 340
30 349
O som como onda de pressão
As ondas sonoras podem ser sinusoidais e, nesse caso, os sons dizem-se puros. É este o caso do som produzido por um diapasão.
Dizemos que os sons podem ser fortes ou fracos, agudos ou graves.
Quanto maior for a amplitude de pressão do sinal sonoro, maior será a intensidade do som (som mais forte).
Os sons serão altos (agudos) se tiverem frequência alta ou baixos (graves) se tiverem frequência baixa.
O som como onda de pressão
Som forte e grave
Som fraco e grave
Som forte e agudo
Som fraco e agudo
Características do som
•Altura
•Intensidade
•Timbre
Som grave ou baixo
Som agudo ou alto
Está relacionada com a variação da frequência da vibração (nº de vibrações)
Está relacionada com a variação da amplitude da vibração
Maior frequência
Menor frequência
Som fraco
Som forte
Maior amplitude
Menor amplitude
Característica sonora da fonte que é resultado da sobreposição das diversas frequências produzidas
O som como onda de pressão
O som como onda de pressão
Tanto os animais como os instrumentos musicais produzem normalmente sons complexos diferentes, o que lhes confere timbres diferentes que permitem a sua identificação.
Diapasão
Violino
Voz (ah)
Som puro
Sons complexos