SOM

> Em: terça-feira, 7 de junho de 2011

1. a natureza do som

Em termos físicos, o som faz parte de um grupo de fenômenos que se constituem em uma seqüência recorrente de alterações na pressão atmosférica (*) em um dado ponto no espaço. Abalos sísmicos, agitações oceânicas e ultrasons também fazem parte desse grupo. Em termos psico-acústicos, o som é a sensação auditiva produzida por variações na pressão atmosférica (**), quando a intensidade e a freqüência dessas alterações encontram-se dentro de certos limites.
(*) -- ou em qualquer outro meio elástico.
(**) -- são variações mínimas, e somente o ouvido as sente.

velocidade de propagação

Em um meio elástico, o som é uma onda que se propaga a uma velocidade (c ) dada por:
em que:
p0 = pressão estática no gás, em dinas por centímetro quadrado
rho = densidade do gás, em gramas por centímetro quadrado
gama = constante ligada ao calor específico do gás; (no ar: =1,4)

velocidade no ar

Se a temperatura permanecer constante, a velocidade do som não se altera com uma mudança de pressão, justamente porque, se a pressão aumenta, a densidade também aumenta.
No ar, a velocidade do som pode ser obtida pela seguinte equação:
Sendo c a velocidade em metros por segundo e t a temperatura em graus centígrados.

freqüência

Quando existe som, a pressão atmosférica em um dado ponto do espaço varia periodicamente. A pressão altera-se desde um valor mínimo p1 até um valor máximo p2 de tal modo que, ao atingir o valor p2 , a pressão inicia um retorno ao valor p1; e quando atingir o valor p1, retoma a ida até o valor p2 , reiniciando então um novo ciclo, e assim será enquanto perdurar o fenômeno. É a chamada periodicidade do som.
O número de ciclos por segundo denomina-se freqüência (f ), e o tempo (T ) decorrido entre o primeiro e o último instantes de um desses ciclos é o período. Desta forma, T = 1/f .

frente de onda

É uma linha de pontos que estão em fase, e que são eqüidistantes relativamente à fonte.

comprimento de onda

É a distância (lambda) que o som percorre para completar um ciclo.
Desta forma, a velocidade de propagação da onda sonora é o produto do comprimento de onda pela freqüência:

pressão

Uma onda sonora consiste de uma sucessão de valores de pressão acima e abaixo da pressão estática do meio (isto é, sem perturbação).
A pressão sonora instantânea em um dado ponto é a pressão instantânea total nesse ponto menos a pressão estática (isto é, a pressão atmosférica normal na ausência de som). A pressão efetiva do som em um dado ponto é o valor médio quadrático da pressão instantânea em um ciclo completo.
Numa onda esférica a pressão do som diminui de modo inversamente proporcional à distância da fonte.

amplitude e velocidade de partícula

O transcurso de uma onda de som causa nas moléculas do meio uma alteração nas suas posições normais, isto é, nas posições que ocupam na ausência de som. Nas ondas de voz e música, as moléculas oscilam na freqüência do som, em deslocamentos da ordem de pequenas frações de milímetro, isto a uma velocidade de acordo com a equação: u = p/(rho.c)
A amplitude ou deslocamento da partícula desde a sua posição de origem na ausência de som é dada por

[f = freqüência, em ciclos por segundo]

intensidade

A intensidade ( I ) de um campo sonoro em um certo ponto e a uma certa direção é a energia sonora transmitida por unidade de tempo a uma área unitária normal a essa direção. Ou seja, a intensidade do som é a potência sonora por unidade de área.
Numa onda de som plana, a intensidade é dada por: (I = p2/??c = pu = ??c u2 ) 

onde k = 4??2? c. Isto é, a intensidade varia com o quadrado da freqüência e com o quadrado da amplitude.
[a unidade da intensidade é o erg por segundo por centímetro quadrado.]

Nível de intensidade

A intensidade é um valor obtido por comparação com um som de referência.
O ouvido humano responde a uma faixa de intensidades que se estende desde um valor I0 até cerca de 10.000.000.000 I0 . Devido a essa largura, é conveniente que se adote uma escala logarítmica, isto é:
Em que N é o nível de intensidade, e I0 o valor de referência.
(A resposta dos órgãos sensoriais é proporcional ao logaritmo da magnitude do estímulo; Lei de Weber-Fechner).

decibéis

O bel expressa numa escala logarítmica a razão de duas potências acústicas. Um decibel é a décima parte de um bel.
Dois sons com potências P e P0 terão
decibéis entre eles.

efeito Doppler

É o fenômeno evidenciado pela mudança de freqüência numa onda sonora que se observa quando a distância entre fonte e observador altera-se com o tempo. Quando fonte e observador aproximam-se um do outro, a freqüência observada é maior do que a freqüência real da fonte. Quando se afastam, a freqüência é menor. No ponto de observação a freqüência vale:
c = velocidade do som
vo = velocidade do observador
vs = velocidade da fonte
fs = freqüência da fonte

refração

É uma mudança na direção do som devido a uma mudança de velocidade na transmissão. Em 1: ar quente próximo da superfície terrestre e ar frio mais acima. A velocidade do som no ar quente é maior. A onda sonora é desviada para cima. Em 2: situação de temperatura do ar é oposta, e assim o som é curvado para baixo.

difração

É o surgimento de uma fonte secundária de som devido à passagem da onda por uma aresta, um orifício ou uma fenda.
Difração também é o surgimento de sombras acústicas devido ao choque da onda com um obstáculo.

difração caso1

Orifício menor do que o comprimento-de-onda

A maior parte da onda é refletida. A pequena parte que atravessa 
a parede pelo orifício será irradiada em todas as direções, 
justamente como se fosse uma nova fonte de som.

difração caso 2

Orifício maior do que o comprimento-de-onda

Transmissão sem perda de intensidade.

difração caso 3

Obstáculo menor do que o comprimento-de-onda
A onda sonora circunda o obstáculo e recupera a sua frente de onda. A sombra acústica é desprezível.

difração caso 4

Obstáculo maior do que o comprimento-de-onda
Sombra acústica quase perfeita. A frente de onda e a intensidade do som refletido são iguais às que surgiriam se a fonte de som S fosse colocada na posição da sua imagem I.

reflexão

Quando a onda de som encontra um obstáculo grande, rígido e pesado ela é mandada de volta.

O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.

absorção

É o processo no qual a onda sonora perde energia ao atravessar um meio ou chocar-se contra uma superfície.
Os materiais porosos têm uma grande quantidade de pequenos orifícios. A combinação de material e geometria possibilita a criação de salas anecóicas, isto é, ambientes em que a absorção é total.

Sala de absorção média

Sala anecóica
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