Resumo de fisica: Acústica - Parte 1
1. Definições:
a) Acústica:
É a parte de ondulatória responsável pelo estudo específico das ondas sonoras.
b) Ondas sonoras:
Onda mecânica longitudinal (necessita de um meio para se propagar) que se propaga em todas as direções (tridimensional).
2. Conceitos fundamentais da acústica:
a) Velocidade de propagação do som nos meios materiais:
A velocidade de propagação do som é diferente para os diversos estados da matéria. O som encontra mais facilidade para se propagar quanto mais proximidade há entre os átomos ou moléculas que compõem um corpo. Sendo assim, pode-se dizer que a velocidade com que o som se propaga nos meios sólidos é maior do que nos meios líquidos, e a velocidade de propagação nos meios líquidos é maior do que nos meios gasosos.
Resumidamente, tem-se:
Vsom,sólidos > Vsom,líquidos > Vsom,gasosos
b) Espectro sonoro:
Cada animal possui um espectro sonoro diferente, isso significa que pode existir determinadas frequências que um animal pode ser escutar e outro não.
Para o nosso cotidiano o especto sonoro mais importantes para termos conhecimento é o Espectro Sonoro do Ser Humano, o qual é apresentado na figura a seguir:
Espectro Sonoro do Ser Humano
A figura acima mostra que o ser humano não consegue escutar sons inferiores a uma frequência de 20 Hz (infra-sons) e também não escuta sons superiores a 20.000 Hz (ultra-sons).
3. Qualidades do som:
a) Altura Sonora:
Qualidade do som relacionada com a FREQUÊNCIA.
Exemplo:
Altura do Som – Comparação entre frequências
b) Intensidade Sonora ou Volume:
Qualidade do som relacionada à AMPLITUDE da onda.
A Intensidade Sonora é calculada utilizando a seguinte equação:
Onde:
Pfonte = potência da fonte sonora que gerou o som
r = distância da fonte até o ponto em que deseja saber a intensidade sonora
As unidades de medidas no SI são:
[I] = W/m2
[Pfonte] = W
[r] = m
Exemplo:
Intensidade Sonora – Comparação entre amplitudes
c) Timbre:
Qualidade do som relacionada à FORMA DA ONDA.
Exemplo:
Timbre – Comparação entre formas de onda
d) Observação sobre Altura e Intensidade:
No cotidiano é comum utilizarmos os termos “Abaixar o Som” e “Aumentar o Som” quando queremos alterar a intensidade sonora de algo, no entanto fisicamente estes termos estão errados. Isso porque ao dizer que gostaríamos de abaixar ou aumentar o som estamos dizendo que gostaríamos de alterar a frequência do som, o que não corresponde à alteração da amplitude da onda (intensidade sonora).
Esse equívoco acontece porque ocultamos a palavra “volume” que iria especificar a ação que desejaríamos que ocorresse. Deste modo o correto seria falarmos “Abaixar o volume do som” ou “Aumentar o volume do som”.
4. Nível de intensidade sonora:
É a medida da percepção auditiva do ser humano.
O nível de intensidade sonora é determinado pela seguinte equação:
Onde:
N = Nível de Intensidade Sonora
I = Intensidade do som em questão
I0 = Intensidade do som de referência = 10-12 W/m2
A unidade de medida no SI é o bel, cujo símbolo é um B ou β. No entanto, no cotidiano é mais comum utilizarmos uma sub unidade do bel, o dB (decibel) que é o mesmo que 10-1 B. Na equação acima, a unidade de N já é dB, pois a conversão de unidade já está embutida na equação.