Escola José Macedo Fragateiro

F.Q

SOM

Trabalho realizado por:

Fábio Valente Nº4

Pedro Rodrigues Nº16

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.

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.

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.

Som• O som propaga-se através de ondas:

Ondas Longitudinais.

Ex:

Som

• O som é um fenómeno ondulatório e a sua propagação só se pode efectuar em meios materiais (sólidos, líquidos ou gasosos).

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.

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".

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.

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).

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

Intensidade• く = 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).

Intensidade

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Timbre• Um exemplo de som correspondendo a

uma só frequência, chamado um som puro, é o som produzido por um diapasão.

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.

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.

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.

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

Grandezas que caracterizam as ondas sonoras

• As ondas sonoras são caracterizadas por quatro grandezas distintas:– Amplitude;

– Comprimento de onda;

– Período;

– Frequência.

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).

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 “そ” (lambda) e a sua unidade SI é o metro (m).

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).

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

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.

Reflexão do som

• A reflexão do som dá origem a três fenómenos diferentes, fenómenos estes que são:– Eco;

– Ressonância;

– Reverberação;

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.

Ressonância

• A ressonância é uma consequência da reflexão do som, que faz com que haja um aumento da sua intensidade.

Reverberação

• A reverberação é uma consequência da reflexão do som, que faz com que haja um prolongamento do som original através de repetições sucessivas.

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.

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.