SOM

As ondas sonoras são de origem mecânica, produzidas por deformações em um meio elástico, por esse motivo não se propagam no vácuo. São ondas longitudinais e, por isso, não podem ser polarizadas.

O movimento de vaivém do diafragma do alto-falante produz a onda sonora, que consiste numa compressão seguida de uma rarefação. A distância entre duas compressões sucessivas ou duas rarefações sucessivas é o comprimento de onda sonora.

O comprimento de onda do som é dividido em uma semionda de compressão e uma semionda de rarefação.

O ouvido humano é capaz de detectar sons numa faixa de freqüência que vai de aproximadamente 20 Hz até 20 000 Hz. Sons com freqüências inferiores são chamados infra-sons. Essas ondas são produzidas antes de tempestades e terremotos. Animais como as ovelhas, cavalos e pássaros são capazes de ouvir infra-sons e, por isso, ficam agitados antes das tempestades e terremotos. Já as ondas de freqüências superiores a 20000 Hz são denominadas ultra-sons. Como exemplo de ultra-som podemos citar o apito de Galton e o sonar. Animais como cães, gansos, golfinhos e morcegos ouvem tais ondas sonoras, os dois últimos também podem emiti-las. Os ultra-sons também são usados na medicina, no tratamento fisioterápico e na ultra-sonografia, esta última usada para produzir imagens do feto no útero e para detectar tumores. Também é usado pela indústria, para detectar defeitos em peças metálicas soldadas e, na limpeza de peças com formato muito irregular ou muito pequenas.

APITO DE GALTON

São apitos especiais, produzidos para o treinamento de cães. Esses apitos produzem sons com freqüências superiores a 20 000 Hz e, portanto, não podem ser percebidos pelo sistema auditivo humano, mas os cães têm um ouvido mais aguçado e conseguem detectar tais sons.

O SONAR

O sonar (Sound Navigation And Ranging) foi desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial com a finalidade de localizar os submarinos inimigos. Ele emite ultra-som que é refletido no submarino inimigo, retornando ao equipamento emissor, onde é detectado. Medindo o intervalo de tempo decorrido entre a emissão e a recepção da onda sonora e conhecendo a velocidade do som na água, pode-se determinar a que distância ela foi refletida.

Os morcegos localizam as suas presas e se orientam através de um sonar. Eles podem emitir ondas ultra-sônicas de até 100 kHz e captar o pulso refletido detectando a posição exata de suas presas e, eventualmente, desviar-se de obstáculos. Este dispositivo lhe é muito útil, já que os morcegos enxergam muito pouco.

VELOCIDADE DO SOM

Você já pensou por que durante uma tempestade vemos primeiro o relâmpago e somente algum tempo depois ouvimos o trovão? Certamente isso se deve ao fato de a velocidade de propagação de uma onda sonora ser muito inferior a velocidade de propagação da luz. A velocidade de propagação da luz no ar é de aproximadamente 300 000 km/s ao passo que a velocidade do som no ar a 20°C é de apenas 340 m/s. A temperatura do ar é importante na determinação da velocidade do som, pois ela determina o estado de agitação das moléculas que constituem o meio e quando a agitação aumenta, a velocidade da onda sonora (longitudinal) também aumenta. Assim a velocidade do som cresce quando a temperatura aumenta e diminui quando baixa a temperatura.

Mas a velocidade de propagação das ondas sonoras dependem de outras características do meio, de modo que, em geral, temos:

V_solido  > V_liquido > V_gases

EFEITO DOPPLER

Fenômeno no qual a freqüência recebida é diferente da emitida pela fonte, devido ao movimento relativo entre a fonte e o receptor.

Ex.: quando o carro da polícia se aproxima de nós com a sirene ligada, ouvimos um som cada vez mais agudo. Já no afastamento da viatura, ouvimos um som cada vez mais grave.

Quando a fonte está em repouso produz frentes de onda concêntricas e eqüidistantes. Para um receptor parado a freqüência recebida será igual a freqüência emitida pela fonte.

Quando a fonte sonora encontra-se em movimento, no sentido do deslocamento as frentes de onda estão mais próximas umas das outras. No entanto, no sentido oposto ao movimento as frentes de onda estão mais afastadas umas das outras.

Desse modo, um observador localizado na região em que as frentes de onda estão mais próximas uma da outra perceberá um som mais agudo (maior freqüência) do que o emitido pela fonte. Já o observador localizado na região em que as frentes de onda estão mais afastadas receberá um som mais grave (menor freqüência) do que foi emitido pela fonte das ondas.

Na animação abaixo, temos dois receptores sonoros deslocando-se com diferentes velocidades em relação a uma mesma fonte sonora. Tais receptores poderiam ser dois indivíduos que se deslocam em seus automóveis no sentido de uma ambulância em repouso em determinada rua que está no caminho de ambos.

O indivíduo II desloca-se com maior velocidade, em relação a ambulância, em conseqüência a freqüência por ele recebida é maior do que a percebida pelo individuo I que desloca-se com menor velocidade. Isso pode ser percebido na representação senoidal das ondas sonoras, onde os máximos representam regiões de compressão e os mínimos regiões de rarefação.

Observando a representação das ondas sonoras, podemos recordar que em ondas se propagando num mesmo meio ( mesma velocidade ), a freqüência é inversamente proporcional ao comprimento de onda. Desse modo, I apresenta pequena freqüência e grande comprimento de onda, o oposto ocorre com II.

O efeito doppler também é usado pelos astrônomos para verificar se uma fonte de luz (galáxia, estrela, etc.) está se afastando ou se aproximando de nós. Quando a luz recebida está "fugindo para o vermelho" a fonte está se afastando de nós. Quando a luz estiver "fugindo para o azul" a fonte se aproxima de nós.

Quando a fonte  se move com velocidade superior a velocidade de propagação do som, as ondas se amontoam em sua frente. Um avião supersônico gera uma onda de choque em forma de cone. Quando a onda de choque atinge um observador, ele a perceberá como um estrondo.

REFLEXÃO DO SOM

Quando a onda sonora atinge um obstáculo, como qualquer onda, ela é refletida. Se o som for refletido numa superfície lisa e rígida a maior parte da energia transportada pela onda sonora será refletida, o contrário ocorre quando a reflexão se dá em superfícies macias e irregulares que absorvem muito da energia transportada pela onda.

Em locais de dimensões não muito extensas, a reflexão resulta num aumento da intensidade do som emitido, processo denominado reverberação. Quando a reflexão se dá a uma distância mínima de 17 m, o som original e o som refletido são percebidos separadamente e o fenômeno é denominado eco.

O nosso sistema auditivo leva 0,1 segundo para diferenciar dois sons. Nesse intervalo de tempo o som percorre aproximadamente 34 m, se considerarmos uma velocidade de 340 m/s. Se a onda sonora for refletida em obstáculos que estejam a distâncias iguais ou superiores a 17 m, o nosso ouvido vai detectar o som emitido e o refletido separadamente. Assim no primeiro quadro da animação acima temos reverberação e no segundo eco.

REFRAÇÃO DO SOM

A onda sonora muda de velocidade ao passar de um meio a outro, o que caracteriza a refração. O som pode sofrer desvios quando as frentes de onda se propagam com velocidades diferentes em função de ventos irregulares ou aquecimento do ar não uniforme.

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