Acústica

É a parte da física que estuda os fenômenos relacionados com as ondas sonoras. Em acústica estuda-se tanto as ondas sonoras audíveis como as inaudíveis para o ser humano.

Som
É uma onda mecânica, longitudinal em fluidos (liquidos e gases) e mista (longitudinal e transversal) em meios sólidos.

Velocidade do Som
A velocidade de uma onda sonora depende do meio material em que se propaga, em geral, temos a relação abaixo.

V_sólidos > V_liquidos > V_gases

Em meios gasosos a velocidade da onda sonora é diretamente proporcional a raiz quadrada da temperatura absoluta.

Infra-som: São ondas sonoras com freqüências inferiores a 20 Hz. Como exemplo dessas ondas pode-se citar àquelas produzidas por abalos sísmicos. As ondas infra-sônicas não são audíveis pelo ser humano.

Ondas Audíveis: São ondas sonora que cujas freqüências estão entre 20 Hz e 20000 Hz. A fala humana, o ruído de um motor, o som de um instrumento musical, entre outros.

Ultra-som: Onda sonora com freqüências superiores a 20.000Hz. É largamente usado em diagnose por imagem, em sonar para detecção de profundidade e cardumes de peixes e outros. As ondas Ultra-sônicas não são audíveis pelo ser humano.

Qualidades Fisiológicas do Som
a) Altura ou tonalidade:
É a qualidade que permite diferenciar sons graves de sons agudos. A altura de um som se relaciona com sua freqüência. Quanto maior a freqüência de uma som mais agudo ele será e, quanto menor a freqüência mais grave será.

obs.:
A voz masculina é grave e a feminina é aguda. A diferença é decorrente da densidade das pregas vocais. As pregas vocais masculinas são mais densas (grossas), produzindo um som grave. Já as pregas vocais feminina são mais finas ocasionando a produção de um som agudo.

b) Intensidade ou volume:
É a qualidade que permite diferenciar sons fortes de sons fracos. Para sons de mesma freqüência a intensidade depende a amplitude da onda. Quanto maior a amplitude mais intenso é o som produzido.

c) Timbre:
É a qualidade que permite diferenciar sons de mesma altura emitidos por fontes diferentes. O timbre depende da forma da onda (desenho da onda), como mostrado na figura ao lado. Esse desenho da onda e comumente denominado de harmônico. Na figura verifica-se que cada instrumento produz ondas com formas diferentes, isso faz com que o aparelho auditivo do ser humano reconheça o instrumento que o envia.

Exercícios

Intensidade
A intensidade de um som é dada pela razão entre a sua potencia e a área por ele atravessa., conforme a equação abaixo

Unidade no SI: w/m²

notas
01. A menor intensidade de som audível é denominada de limiar de audição e seu valor é Io = 10^-12 w/m². Quanto a intensidade do som começa a produzir desconforto auditivo, como início da sensação dolorosa, ela passa a ser denominada de limiar de dor e seu valor é de I = 1 w/m²

02. A onda sonora e tridimensional, por isso considera-se ao se propagar no ar assume a configuração espacial de uma esfera.

Observa-se que a Intensidade é inversamente proporcional a quadrado do Raio da esfera. Considerando que o Raio da Esfera representa a distância entre a fonte e o ouvinte, percebe-se que a quanto maior a distância menor a intensidade do som.

Nível Sonoro
É a grandeza física que responsável pela medida da sensação auditiva do ser humano.

Na prática usa-se decibel (dB), para converter de Bell, para decibell (dB), basta multipicar o resultado encontrado por 10.
Efeito Doppler
Corresponde a mudança aparente na freqüência de uma onda sonora. Essa mudança aparente só ocorre quando se verifica aproximação ou afastamento relativo entre a fonte e o ouvinte

Onde: fo: freqüência ouvida ou aparente
f_F: freqüência da fonte ou real
V: velocidade do som
V_o: velocidade do ouvinte
V_F: velocidade da fonte

Cordas Vibrantes

O interesse no estudo das cordas vibrantes está relacionado com o fato de explicar a produção de sons pelos instrumentos musicais. Ao se estudar as cordas vibrantes se foca em especial os seu diversos modos de vibrações, denominados de harmônicos. Os variados harmônicos são definidos a partir das diversas freqüências possíveis que uma corda pode emitir ao vibrar.

Para qualquer harmônico

N: corresponde ao número do harmônico considerado.
N = 1, 2, 3 ...

Velocidade de propagação de uma onda em uma corda esticada

T: força de Tração
m : densidade Linear de massa m: massa da corda L: comprimento da corda

Exercícios

Autor: Professor Msc Edilson Lima
edilson@fisicapaidegua.com

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