II. Som
1.1 Produção do som
1.1 Produção do som • As vibrações originam som.
O movimento da extremidade livre da lâmina produz som.
O movimento do elástico produz som.
• Qualquer som é produzido pela vibração de um corpo ou parte dele. Por isso, um corpo que vibra e produz um som é designado por fonte sonora.
1.1 Produção do som
Sempre que um corpo sai de uma posição e, depois de se deslocar para um e para outro lado da posição de equilíbrio, volta a passar na mesma posição, executa uma vibração completa. Sempre que um corpo se desloca de uma posição extrema até à outra posição extrema oposta, realiza meia vibração. O mesmo acontece se o corpo sai da posição de equilíbrio, vai até a um extremo e regressa à posição de equilíbrio.
1.1 Produção do som Instrumentos musicais de cordas de percussão
Instrumentos musicais
de sopro Instrumento musical
Origem do som
Cordas
Vibração das cordas
Percussão
Vibração de partes metálicas, couro ou madeira
Sopro
Vibração de colunas de ar
1.1 Produção do som Cordas vocais
• O ser humano possui duas cordas vocais no início da laringe. • O ar, ao passar pelo espaço entre as cordas vocais, fá-las vibrar. • É a vibração das cordas vocais que produz o som que emitimos.
• Assim, as cordas vocais quando vibram são fontes sonoras.
1.1 Produção do som Frequência das fontes sonoras A frequência de uma fonte sonora corresponde ao número de vibrações efetuadas por segundo e o seu valor é característico da fonte sonora.
Frequência
Intervalo de tempo
• No Sistema Internacional de unidades a frequência (f) exprime-se em Hertz (Hz) ou s-1.
II. Som
1.2 Propagação do som
1.2 Propagação do som
• O som corresponde à sensação auditiva provocada por vibrações que se propagam num meio como o ar, a água ou o aço, e que são produzidas pela vibração de materiais. • O som não se propaga no vácuo (ausência de meio material). • Os corpúsculos do material onde o som se propaga vibram com a mesma frequência da fonte sonora.
1.2 Propagação do som Como se propaga o som
• As vibrações dos corpúsculos de um material, como o ar, provocam a sua aproximação nuns locais e o afastamento entre esses locais, originando alternadamente: Zonas de compressão, com maior densidade do ar e maior pressão. Zonas de rarefação, com menor densidade do ar e menor pressão.
1.2 Propagação do som Velocidade do som A velocidade do som num material é a rapidez com que o som se propaga nesse material. O valor da velocidade do som corresponde à distância a que o som se propaga ao fim de 1s. metro (m)
metro por segundo (m/s)
segundo (s)
1.2 Propagação do som A velocidade do som e o meio onde se propaga • A velocidade do som depende do meio onde se propaga.
v som (gases) < v som (líquidos) < v som (sólidos) porque
1.2 Propagação do som A velocidade do som e a temperatura • A velocidade do som depende da temperatura do meio onde se propaga.
A velocidade do som aumenta com o aumento da temperatura porque • Quanto mais elevada for a temperatura de um material maior é a agitação corpuscular, os corpúsculos chocam mais facilmente e, por isso, as vibrações propagam-se mais rapidamente, sendo maior a velocidade do som.
II. Som 2.1 Fenรณmenos ondulatรณrios em meios materiais
2.1 Fenómenos ondulatórios em meios materiais O que são ondas? O som é um fenómeno de natureza ondulatória.
O som propaga-se por ondas.
Formação de ondas na água devido à queda de uma pequena pedra.
Ponto onde se iniciou a vibração
2.1 Fenómenos ondulatórios em meios materiais
Ondas mecânicas
• São ondas que precisam de um meio material para se propagarem.
• Não transportam matéria ao longo da direção de propagação. • Transportam energia, associada às vibrações, ao longo da direção de propagação.
cristas vales
2.1 Fenómenos ondulatórios em meios materiais Amplitude das ondas • O afastamento máximo de qualquer ponto em relação a sua posição de equilíbrio chama-se amplitude de vibração e representa-se pela letra A. • Unidade SI de medida da amplitude de ondas na água ou em cordas: metro (m) Maior amplitude da onda
Mais energia transferida ao longo do material onde se propaga.
2.1 Fenómenos ondulatórios em meios materiais Frequência das ondas • A frequência das ondas corresponde ao número de vibrações completas efetuadas por segundo e representa-se pela letra f.
• Unidade SI de medida: hertz (Hz)
Maior frequência da onda
Maior frequência
Mais vibrações completas são efetuadas por segundo e mais energia é transferida.
Menor frequência
2.1 Fenómenos ondulatórios em meios materiais Período das ondas • O período de uma onda corresponde ao intervalo de tempo necessário para que qualquer ponto da onda efetue uma vibração completa e representa-se pela letra T. • Unidade SI de medida: segundo (s) Como se relaciona o período de uma onda com a sua frequência?
ou
maior T ⇔ menor f menor T ⇔ maior f
• Os valores do período e da frequência de uma onda são o inverso um do outro.
2.1 Fenómenos ondulatórios em meios materiais Gráfico posição-tempo de uma onda na água ou numa corda
Que informações podemos retirar deste gráfico?
2.1 Fenómenos ondulatórios em meios materiais Conclusões do gráfico A amplitude da onda, distância máxima do ponto à posição de equilíbrio, é de 0,5 m. 0,8 s é o intervalo de tempo necessário para completar uma vibração completa, ou seja, é o período desta onda. Como a frequência é o inverso do período, o seu valor será: f=
1 ⇔ f = 1,25 vibrações /s ou 1,25 Hz 0,8
II. Som 2.2 Ondas sonoras
2.2 Ondas sonoras Ondas mecânicas
Transversais
A direção de vibração da onda é perpendicular à sua direção de propagação.
Longitudinais
A direção de vibração da onda é igual à sua direção de propagação.
2.2 Ondas sonoras • As ondas sonoras são ondas mecânicas longitudinais.
direção de vibração = direção de propagação
2.2 Ondas sonoras Ondas de pressão e sua representação por gráficos pressão-tempo • As ondas sonoras são constituídas por zonas onde os corpúsculos do ar se aproximam e a pressão é maior do que antes de iniciar a vibração, separadas por outras zonas onde os corpúsculos se afastam, e a pressão é menor do que antes de se iniciar a vibração. • Por isso se chama às ondas sonoras ondas de pressão.
2.2 Ondas sonoras Gráfico pressão-tempo num ponto do ar sujeito a uma onda sonora.
Este gráfico: • mostra a periodicidade temporal da pressão do ar; • permite ler os valores da amplitude da pressão – A – e do período da onda – T; • permite obter o valor da frequência pela expressão ƒ= 1/T.
2.2 Ondas sonoras Visualização de ondas sonoras num osciloscópio
• O osciloscópio é um aparelho que permite visualizar ondas sonoras depois de serem convertidas, por um microfone, em ondas elétricas com a mesma frequência das sonoras. • Também permite determinar o período e a frequência das ondas sonoras.
II. Som
3.1 Atributos do som
3.1 Atributos do som • Os atributos do som são características que nos permitem distinguir uns sons de outros.
Atributos do som
Intensidade
Altura
Timbre
3.1 Atributos do som Intensidade Intensidade distingue
Sons fortes
Sons fracos
maior intensidade
menor intensidade
ondas com maior amplitude (A)
ondas com menor amplitude (A)
mais energia
menos energia
3.1 Atributos do som
Um som forte propaga-se atÊ uma distância maior do que um som fraco.
3.1 Atributos do som Altura Altura distingue
Sons altos (agudos)
Sons baixos (graves)
maior altura
menor altura
ondas com maior frequĂŞncia (f)
ondas com menor frequĂŞncia (f)
mais energia
menos energia
3.1 Atributos do som
Em instrumentos de cordas:
3.1 Atributos do som Em instrumentos de sopro: curtas
Sons agudos
Colunas de ar compridas
Sons graves
Os sons podem distinguir-se pela altura e pela intensidade:
3.1 Atributos do som Sons puros e sons complexos
Som produzido por um diapasĂŁo.
Som produzido por instrumentos musicais e pelas cordas vocais.
3.1 Atributos do som Timbre • O timbre Ê o atributo de um som complexo que permite distinguir sons com a mesma intensidade e a mesma altura quando produzidos por diferentes fontes sonoras. • A mesma nota musical produzida por 3 instrumentos diferentes, origina ondas sonoras distintas.
II. Som
3.2 O ouvido humano e os sons que deteta
3.2 O ouvido humano e os sons que deteta O ouvido humano
3.2 O ouvido humano e os sons que deteta Constituição do ouvido Ouvido Externo
Recebe as vibrações.
Médio
Amplifica as vibrações.
Interno
Converte as vibrações em sinais elétricos a enviar ao cérebro.
É o cérebro que descodifica os sons que nos rodeiam.
3.2 O ouvido humano e os sons que deteta Espetro sonoro Ondas sonoras incluem
Sons audíveis
Sons não audíveis
Sons Ondas com frequência entre 20 Hz e 20 000 Hz
Infrassons
Ultrassons
Ondas com frequência inferior a 20 Hz
Ondas com frequência superior a 20 000 Hz
3.2 O ouvido humano e os sons que deteta Espetro sonoro
Os animais ouvem sons que nĂłs nĂŁo ouvimos.
3.2 O ouvido humano e os sons que deteta Nível sonoro
• Para cada frequência existe uma intensidade mínima abaixo da qual não ouvimos os sons e uma intensidade máxima que a membrana do tímpano pode suportar. • Na prática, para descrever a sensibilidade do ouvido humano aos sons usa-se uma grandeza chamada nível de intensidade sonora, ou nível sonoro. • O nível sonoro mede-se com aparelhos que se chamam sonómetros.
3.2 O ouvido humano e os sons que deteta Unidade de nível sonoro
bel (símbolo: B)
Usa-se um submúltiplo
decibel (símbolo: dB)
0 dB
120 dB
3.2 O ouvido humano e os sons que deteta • Os valores do limiar de audição e do limiar de dor dependem da frequência do som.
• Os valores correspondentes aos limiares de audição e de dor para cada frequência variam de pessoa para pessoa.
3.2 O ouvido humano e os sons que deteta Testes auditivos e audiogramas • A capacidade auditiva não é a mesma para todas as pessoas. Esta capacidade vai reduzindo com a idade e também pode ser alterada, por exemplo, devido a exposição, ainda que reduzida, a sons muito intensos.
Fontes de poluição sonora • São fontes de poluição sonora todas as fontes sonoras que emitem sons indesejáveis e que originam níveis de intensidade sonora muito elevados. Sistemas de som de discotecas, motores potentes em funcionamento, tráfego rodoviário e aéreo, etc.
II. Som
4.1 Reflexão, absorção e refração do som
4.1 Reflexão, absorção e refração do som Reflexão do som • Quando as ondas sonoras emitidas encontram uma superfície dura e lisa, voltam para trás. As ondas mudam de direção e de sentido, ou apenas de sentido, e continuam a propagar-se no mesmo meio – reflexão do som.
Mudança de direção e sentido
Mudança de sentido
4.1 Reflexão, absorção e refração do som Absorção do som A reflexão do som é sempre acompanhada de absorção na superfície refletora.
4.1 Reflexão, absorção e refração do som Materiais que absorvem bem o som papel de parede
cortinas
tapetes
4.1 Reflexão, absorção e refração do som Eco e reverberação do som Reflexão do som origina Eco
O eco consiste na repetição de um som e ocorre quando o obstáculo se encontra a uma distancia ≥ 17 m.
Reverberação
Chama-se reverberação à persistência do som devido a sucessivas reflexões em obstáculos próximos.
4.1 Reflexão, absorção e refração do som Eco
O ouvido consegue distinguir entre o som emitido e o som refletido.
O ouvido não consegue distinguir entre o som emitido e o som refletido.
4.1 Reflexão, absorção e refração do som Reverberação
• As sucessivas reflexões fazem com que um som ouvido num determinado momento se prolongue no tempo, sendo sucessivamente menos intenso, em vez de deixar de se ouvir imediatamente.
4.1 Reflexão, absorção e refração do som Aplicações da reflexão de ultrassons
Ecolocalização nos animais
Ecografias
Sonares
4.1 Reflexão, absorção e refração do som Refração do som • A passagem do som de um material para outro onde se propaga com velocidade diferente chama-se refração do som. • Tal como acontece na reflexão, também a refração do som é acompanhada de absorção. É por isso que a intensidade do som refratado é sempre menor do que a intensidade do som incidente.
4.1 Reflexão, absorção e refração do som Isolamento acústico das habitações Isoladores sonoros Reduzem a transmissão do som porque
Refletem bem o som exterior
Absorvem bem o som
Exemplos: • Barreiras sonoras para proteção das habitações contra o ruído produzido pelo tráfego automóvel; • Paredes bem polidas e bastante espessas nas habitações; • Uso de materiais como a cortiça, a borracha e a esferovite; • Vidros duplos com uma camada de ar no interior.