Onda sonora e Propagação do som

O QUE SAO ONDAS E PROPAGAÇÃO? 

As ondas sonoras estão constantemente presentes em nosso cotidiano e podem gerar em nós, por exemplo, sensações de tranquilidade e estresse. O som é classificado como uma onda mecânica (precisa de um meio de propagação), longitudinal (possui a propagação paralela à vibração) e tridimensional (propaga-se em todas as dimensões).

Velocidade de propagação do som

A velocidade de propagação das ondas sonoras depende de dois fatores básicos: o estado físico do meio pelo qual as ondas propagam-se e a temperatura. Quanto ao estado físico do meio, quanto maior for a proximidade entre as moléculas do meio, mais veloz será o som, por isso as ondas sonoras são mais rápidas nos sólidos, depois, nos líquidos e, por fim, nos gases.

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A temperatura influencia diretamente na velocidade de propagação das ondas sonoras, portanto, quanto maior a temperatura de um gás, por exemplo, maior será a velocidade de propagação do som.

Espectro sonoro

O espectro sonoro mostra o intervalo de frequências que são audíveis aos seres humanos. O aparelho auditivo humano possui capacidade de perceber frequências sonoras compreendidas entre 20 Hz e 20 kHz, e qualquer frequência além ou abaixo desses valores é inaudível para os seres humanos.

As frequências compreendidas abaixo do mínimo percebido pelo ouvido humano (20 Hz) são denominadas de infrassons. Animais como cães e gatos, por possuírem uma maior capacidade auditiva, podem perceber sons que para os humanos são considerados infrassons.

As frequências compreendidas acima do máximo percebido pelo ouvido humano (20 kHz = 20.000 Hz) são denominadas de ultrassons. Animais como morcegos e golfinhos produzem ultrassons para sua locomoção e caça. Utilizamos as ondas ultrassônicas, por exemplo, em ultrassonografias, diagnósticos por imagens.

Qualidades fisiológicas

As qualidades fisiológicas das ondas sonoras estão relacionadas à nossa capacidade de percepção dos sons recebidos.

• Altura: Qualidade relacionada à frequência das ondas sonoras. A altura não tem relação com o volume.

• Som alto = Som de alta frequência = Som agudo

• Som baixo = Som de baixa frequência = Som grave

• Timbre: Qualidade relacionada ao formato das ondas sonoras produzidas por uma fonte. Mesmo que duas fontes distintas emitam sons com as mesmas características, cada fonte emite ondas com formatos diferentes e, assim, são percebidas de forma distinta. Diz-se, então, que cada fonte sonora possui um timbre característico.

• Intensidade: Qualidade relacionada à energia emitida por uma fonte sonora que atravessa determinada superfície dentro de certo intervalo de tempo. A intensidade tem relação com o volume do som emitido por uma fonte.

I= P/A

A intensidade é definida como a razão da potência da fonte sonora pela área atingida pelas ondas. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades, a unidade de medida para intensidade deve ser w/m2.

COMO CALCULAR COMPRIMENTO DE ONDA

Em física, comprimento de onda é a distância entre valores repetidos sucessivos num padrão de onda. É usualmente representado pela letra grega lambda (λ).

Em uma onda senoidal, o comprimento de onda “é a distância (paralela à direção de propagação da onda) entre repetições da forma de onda". Pode, então, ser representada pela distância entre picos (máximos), vales (mínimos), ou duas vezes a distância entre nós.

No gráfico ao lado, o eixo x representa a distância e o eixo y representa alguma quantidade periódica, como por exemplo a pressão, no caso do som ou o campo elétrico para ondas eletromagnéticas ou a altura da água para uma onda no mar profundo. A altura no eixo y é também chamada de amplitude da onda.

O comprimento de onda λ tem uma relação inversa com a frequência f, a velocidade de repetição de qualquer fenômeno periódico. O comprimento de onda é igual à velocidade da onda dividida pela frequência da onda. Quando se lida com radiação electromagnética no vácuo, essa velocidade é igual à velocidade da luz 'c', para sinais (ondas) no ar, essa velocidade é a velocidade na qual a onda viaja.

Essa relação é dada por: 

em que:λ = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda electromagnética;c = velocidade da luz no vácuo = 299 792,458 km/s ~ 300 000 km/s = 300 000 000 m/sf = frequência da onda 1/s = Hz.

A velocidade de uma onda pode portanto ser calculada com a seguinte equação:

em que:v = velocidade da onda.λ = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda electromagnética;T é o período da onda.

O inverso do período, 1/T, é chamado de frequência da onda, ou frequência de onda:

e mede o número de ciclos (repetições) por segundo executados pela onda. É medida em hertz (ciclos/segundo).

Para caracterizar uma onda, portanto, é necessário conhecer apenas duas quantidades, a velocidade e o comprimento de onda ou a frequência e a velocidade, já que a terceira quantidade pode ser determinada da equação acima, que podemos reescrever como:

Quando ondas de luz (e outras ondas electromagnéticas) entram num dado meio, o seu comprimento de onda é reduzido por um factor igual ao índice de refração n do meio, mas a frequência permanece inalterada. O comprimento de onda no meio, λ' é dado por:  

em que:λ0 é o comprimento de onda no vácuo.

Referencias:

SILVA JUNIOR, J. S., Ondas sonoras., In. Mundo educação UOL., ano.

Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/ondas-sonoras.htm

Acesso em: abril 2022

 

COMO CALCULAR COMPRIMENTO DE ONDA., In WikiHow., 2022.

Disponível em: https://pt.wikihow.com/Calcular-Comprimento-de-Onda#Refer.C3.AAncias