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O que é o som?

Detalhes

Categoria: Física

Atualização: Segunda, 20 Abril 2009 21:48

Autor: vovó Vicki

Acessos: 79791

Som é uma energia que se propaga em ondas. Percebemos os sons porque somos capazes de captar o movimento das ondas sonoras. Todo nosso organismo é capaz de sentir o movimento destas ondas, porém é o ouvido o órgão especializado na captação dos sons e na sua transmissão para nosso cérebro que, de acordo com o sinal enviado, é capaz de identificá-los.

Até aí, nenhuma novidade. A natureza é rica em sons e, antes mesmo de nascermos, tomamos contato com eles. O homem, como um ser da natureza, também os produz através da fala, do canto, dos movimentos e dos gestos. Bater palmas parece ser um método universal de produzir sons que chamam atenção, indicam satisfação, marcam o compasso de uma música ou dão o colorido a uma dança. Podemos "fabricar" sons utilizando objetos corriqueiros como copos ou pedaços de madeira. Também podemos fazer sons utilizando objetos especializados, os chamados instrumentos musicais.

O desejo de produzir sons sempre esteve acompanhado do desejo de "guardar" sons para poder reproduzi-los posteriormente, só que o conhecimento e a técnica tiveram que evoluir muito até que este desejo pudesse se tornar realidade. Atualmente podemos nos considerar privilegiados: gravamos sons em diversos formatos e podemos ouvi-los em transmissões de rádios e TVs, em reproduções digitais gravadas em CDs, nos i-Pods e no computador. Você consegue imaginar um mundo onde os sons não podiam ser registrados e reproduzidos? Pois é, não faz mais do que 50 anos que isto é possível

Mas, o que é um som? Quais são as qualidades do som? Como um som pode ser produzido, capturado e guardado? Como pode ser reproduzido? A ciência que deu as dicas para que isto pudesse ser feito é a Física.

O ramo da Física que estuda os sons é a Acústica. Esse estudo pode ser dividido em três partes: produção, transmissão e detecção. Vamos abordar inicialmente alguns conceitos básicos, porém imprescindíveis, para facilitar nosso entendimento dos sons e da música.

Fontes sonoras

São os instrumentos que geram as ondas sonoras. Muitos corpos podem servir como fontes sonoras, todavia, há um pré-requisito indispensável para que ele funcione como tal: precisa ser capaz de vibrar. Para que um corpo seja posto em movimento vibratório é imprescindível que exista uma relação bem definida entre duas características importantes da matéria que o compõe: densidade e rigidez.

Ondas sonoras

O som é resultado de um movimento vibratório da matéria transmitido através de meios materiais e elásticos. É energia que se propaga através de ondas, chamadas de ondas mecânicas porque precisam de um meio material para se propagar. Este meio pode ser sólido como a terra, líquido como a água ou gasoso como o ar. Na maioria das vezes, ouvimos sons sendo transmitidos através do ar.

Os meios de propagação são denominados meios elásticos porque são capazes de se deformar com a passagem de ondas sonoras e de restaur sua forma original após a passagem das mesmas. Qualquer meio material que propaga uma onda sonora é considerado elástico.

Resumindo: as ondas sonoras são ondas mecânicas, longitudinais e tridimensionais. Por serem longitudinais, são ondas de pressão e caminham no meio de propagação através de sucessivas compressões e rarefações das partículas do meio (veja abaixo). As ondas, ao se propagarem através de um meio elástico, alcançam o ouvido causando a sensação sonora. O aparelho auditivo humano é sensível a sons cujas freqüências estão entre 20 Hz e 20 kHz. Esta faixa de frequência é conhecida como ESPECTRO DE AUDIOFREQUÊNCIAS.

Quando um objeto vibra na atmosfera, ele movimenta partículas de ar ao seu redor. Estas partículas de ar, por sua vez, movimentam outras partículas de ar ao seu redor e, desta forma, o movimento das partículas carrega e transmite a vibração.

A observação de um sino é bastante elucidativa. Quando o sino é tocado, o metal vibra - se expande e se contrai. Ao se expandir, ele empurra as partículas de ar ao seu redor. Estas partículas colidem com outras à sua frente, as quais colidem com as seguintes e assim sucessivamente. Esta é a chamada compressão e corresponde à pressão máxima da propagação sonora.

Quando o metal se contrai, ele puxa as partículas de ar ao seu redor. Isto acarreta uma queda na pressão, o que puxa ainda mais partículas de ar, acarretando nova queda de pressão e assim por diante. Esta diminuição de pressão é chamada de rarefação e corresponde à pressão mínima da propagação sonora.

Fig.1 - Onda sonora

Quando representamos graficamente as ondas sonoras, podemos analisá-las e identificá-las com mais facilidade. Observe a Fig.1 e acompanhe: as cristas são as elevações e os vales são as depressões. Individualmente, as ondas são caracterizadas pelos seguintes elementos: comprimento de onda, amplitude, período e velocidade.

• O comprimento de onda, comumente representado pela letra grega λ (lambda), é a menor distância que vai de uma crista a outra ou de uma depressão a outra.
• A amplitude é a distância que vai de uma crista ao eixo de propagação da onda. Pode ser também a distância do ponto máximo da depressão ao eixo de propagação.
• Período é o tempo gasto para que uma oscilação seja completada. No exemplo da Fig.1, o período é de 1 segundo.
• A velocidade de propagação das ondas é constante para um determinado meio.

A frequência de uma onda representa o número de oscilações por segundo, ou seja, o número de ciclos por segundo. A unidade é chamada de hertz (Hz). A Fig.1 representa uma onda de 1 Hz pois esta completa um ciclo a cada segundo. As ondas têm sempre a mesma frequência da fonte que as emitiu, independentemente do meio em que se propagam. Se a fonte tivesse emitido uma onda de 1000 ciclos por segundo, a figura estaria representando uma onda de 1000 Hz ou 1 kHz.

A frequência é o inverso do período, ou seja, F=1/T. Por sua vez, o período é o inverso da frequência, ou seja, T=1/F. Tomemos como exemplo uma onda de 20 Hz. A frequência desta onda é de 20 ciclos por segundo, portanto, o tempo necessário para esta onda completar um ciclo (seu período T) é um vigésimo de segundo: T=1/20 s.

Como a origem do som é um movimento vibratório da matéria, é interessante analisar o comportamento da propagação do som em diversos meios. No vácuo, onde não existe o meio material indispensável para seu transporte, o som não se propaga.

Na acústica distinguem-se os sons propriamente ditos, chamados de sons musicais, dos ruídos. Os sons musicais nos dão uma sensação contínua, geralmente agradável, e podem ser comparados entre si. São devidos a vibrações regulares e bem definidas. Os ruídos nos dão impressões muito curtas e confusas, pois são vibrações irregulares ou uma mistura de vários sons discordantes. Apesar disto tudo não existe uma diferença muito nítida entre som e ruído.

Fontes de referência

• How stuff works
• Feira de Ciências