Autor: Erick Lopes | Publicado: 2012-11-27T06:58:00-08:00

 Som 


 


Conceito


O som é a propagação de uma frente de compressão mecânica ou onda mecânica;é uma onda longitudinal, que se propaga de forma circuncêntrica, apenas em meios materiais - que têm massa e elasticidade, como os sólidos, líquidos ou gasosos.


Os sons naturais são, na sua maior parte, combinações de sinais, mas um som puro monotónico, representado por uma senóide pura, possui uma velocidade de oscilação ou frequência que se mede em hertz (Hz) e uma amplitude ou energia que se mede em decibéis. Os sons audíveis pelo ouvido humano têm uma frequência entre 20 Hz e 20.000 Hz. Acima e abaixo desta faixa estão ultrassom e infrassom, respectivamente.


Seres humanos e vários animais percebem sons com o sentido da audição, com seus dois ouvidos, o que permite saber a distância e posição da fonte sonora: a chamada audição estereofônica. Muitos sons de baixa frequência também podem ser sentidos por outras partes do corpo e pesquisas revelam que elefantes se comunicam através de infra-sons.


Os sons são usados de várias maneiras, muito especialmente para comunicação através da fala ou, por exemplo, música. A percepção do som também pode ser usada para adquirir informações sobre o ambiente em propriedades como características espaciais (forma, topografia) e presença de outros animais ou objetos. Por exemplo, morcegos, baleias e golfinhos usam a ecolocalização para voar e nadar por entre obstáculos e caçar suas presas. Navios e submarinos usam o sonar; seres humanos recebem e usam informações espaciais percebidas em sons.


　




　


Esquema representando a audição humana. (Azul: ondas sonoras; Vermelho: tímpano; Amarelo: cóclea; Verde: Células receptoras de som; Púrpura: espectro de frequências da resposta da audição; Laranja: Potencial de ação do nervo.


　


Ruídos e sons harmonicos - timbres e fontes de produção 


　


Ruídos


No senso comum, a palavra ruído significa barulho, som ou poluição sonora não desejada. Na eletrônica o ruído pode ser associado à percepção acústica, por exemplo de um "chiado" característico (ruído branco) ou aos "chuviscos" na recepção fraca de um sinal de televisão. De forma parecida a granulação de uma foto, quando evidente, também tem o sentido de ruído. No processamento de sinais o ruído pode ser entendido como um sinal sem sentido (aleatório), sendo importante a relação Sinal/Ruído na comunicação. Na Teoria da informação o ruído é considerado como portador de informação.O ruído faz-se presente nos estudos de Acústica, Cibernética, Biologia, Eletrônica, Computação e Comunicação.


　


Classificação


Ruído natural - refere-se à ruídos de causas naturais tais como a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, ruídos atmosféricos, ruídos inerentes a dispositivos passivos e ativos da eletrônica


Ruído artificial - refere-se a ruídos de causas artificiais, como por exemplo, ruídos de interferência ou exames de IAS


Ruído exógeno - refere-se às interferências externas ao processo de comunicação, como outra mensagem.


Ruído endógeno - refere-se às interferências internas do processo de comunicação, como perda de mensagem durante seu transporte ou má utilização do código.


Ruído de repertório - refere-se às inteferências ocorridas diretamente na produção ou interpretação da mensagem, provocadas pelo repertório dos emissores e receptores.


　





　


　


　


Sons harmonicos


Um som puro tem uma frequência bem definida. O som que resulta da soma ou sobreposição dos sons puros é
complexo: já não é uma onda sinusoidal com frequência bem definida.
Um som puro, cuja frequência seja um múltiplo inteiro de uma dada frequência, designa-se por harmónico (não
confundir com «harmónica», que é o nome genérico dado à onda sinusoidal!) Em geral, o som de uma nota produzida por um instrumento musical é uma combinação do som fundamental e dos
seus harmónicos. Uma notável excepção é o diapasão que só produz um som fundamental, ou seja, um som sem
harmónicos, o que o torna muito útil para afinar instrumentos.
Um harmónico é um som puro cuja frequência é um múltiplo da frequência do som fundamental.
A mesma nota «lá» produzida por um piano e por um violino causa sensações diferentes que nos permitem
identificar o instrumento que a produziu. Mas porquê, se a mesma nota musical é tocada em ambos os
instrumentos? Acontece que cada instrumento tem o seu timbre. O timbre resulta da combinação do som
fundamental e dos seus harmónicos. O número de harmónicos que intervêm e a proporção com que cada um entra
no som resultanteconferem características particulares ao som de um instrumento musical e também da voz
humana. Cada pessoa tem também o seu timbre de voz característico, pelo que é relativamente fácil reconhecer as
pessoas pela voz


　





　


Amplitude


A amplitude é a característica que nos permite distinguir um som fraco de um som forte. Esta característica está relacionada com a quantidade de energia transportada pela onda sonora e é medida em dB (decibeis).




　


　


Na figura 4 temos a representação de um som com duas amplitudes diferentes. A linha vermelha representa um som mais forte, com uma amplitude mais elevada, e a linha verde o mesmo som com uma amplitude mais baixa, ou seja, o som é mais fraco. Se ouvíssemos estes dois sons separadamente iríamos perceber que são idênticos, diferenciando-se um do outro apenas no volume.




　


　





　


Curiosidades:

A amplitude de um som varia conforme a distância entre o emissor e o receptor. Isso ocorre porque a propagação do som ocorre com a transmissão de energia entre as moléculas do meio, como o som se propaga omnidirecionalmente, a área de propagação aumenta significativamente com o aumento da distância. Desta forma a energia transmitida para uma molécula terá que ser transmitida para mais de uma da próxima camada fazendo com que a intensidade do som vá diminuindo com o passar da distância.

Essa perda de volume é de 6 dB a cada vez que a distância e dobrada. Assim, se um som é escutado com uma pressão de 50 dBs a 5 metros da fonte sonora, a 10 metros escutaremos 44 dBs, a 20 metros escutaremos 38 dBs, a 40 metros escutaremos 32 dBs e assim sucessivamente.


Por outro lado, quando dobramos o volume da fonte sonora acrescentamos apenas 3 dBs ao total do volume. Assim, se temos um sistema com um amplificador de 100W e conseguimos uma pressão sonora de 70 dBs, com dois amplificadores iguais de 100W cada consiguiremos 73 dBs.




Comprimento de onda , frequência e ressonância de ondas mecânicas


　


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: 





Frequência


　


A frequência é a característica através da qual o ouvido distingue se um som é agudo ou grave. Esta característica está relacionada com a quantidade de ciclos completos (vibrações) de um onda sonora, que ocorrem num período de 1 segundo, e é expressa em Hertz (Hz)


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Figura 2 – Frequências de som 


Na figura 2 podemos ver representados dois sons. Em azul, um som com uma frequência mais baixa, com ciclos mais compridos e em menor quantidade, portanto um som mais grave. Em vermelho, um som com uma frequência mais elevada, com ciclos de menor comprimento e em maior quantidade, portanto um som mais agudo.


O espectro de frequências que o ouvido humano pode entender abarca sons entre 20 Hz e 20.000 Hz ou 20 KHz (1KHz = 1 Kilohertz ou 1000 Hz). As ondas sonoras com frequências inferiores a 20 Hz são chamadas infra-sons (ex: sons produzidos durante terramotos e trovões); e as de frequência superior a 20.000 Hz, ultra-sons (utilizados na medicina e na indústria).


　







　


Figura 3 - Espectro de frequências


Alguns animais são capazes de captar ultra-sons (ex: morcegos e golfinhos) e infra-sons (ex: elefante – 5Hz).


　


ressonância de ondas mecânicas


Em física, ressonância é a tendência de um sistema a oscilar em máxima amplitude em certas frequências, conhecido como 'frequências ressonantes'. Nessas frequências, até mesmo forças periódicas pequenas podem produzir vibrações de grande amplitude, pois o sistema armazena energia vibracional. Quando o amortecimento é pequeno, a frequência de ressonância é aproximadamente igual a frequência natural do sistema, o que é a frequência de vibrações livres. O fenômeno da ressonância ocorre com todos os tipos de vibrações ou ondas; mecânicas (acústicas), eletromagnéticas, e funções de onda quântica. Sistemas ressonantes podem ser usados para gerar vibrações de uma frequência específica, ou para obter frequências específicas de uma vibração complexa contendo muitas frequências.


A ressonância foi descoberta por Galileu Galilei quando começou suas pesquisas com pêndulos em 1602.


A ressonância é semelhante ao eco.


Este fenômeno tem aplicações importantes em todas as áreas da ciência, sempre que há a possibilidade de troca de energia entre sistemas oscilantes.


A aplicação mais palpável é na área das telecomunicações, em que as ondas eletromagnéticas atuam como intermediárias na transmissão das informações do transmissor até o(s) receptor(es), constituindo-se o que se chama sinal.


Também se pode destacar a área da espectroscopia, em que a energia radiante incidente é absorvida, refletida ou ainda transmitida pela amostra, fornecendo como resultado um espectro que é a informação da energia absorvida em função do comprimento de onda (ou da freqüência) em forma de um gráfico.


Em mecânica celeste, é comum encontrarem-se períodos orbitais entre astros orbitando o mesmo corpo cuja razão é da forma p/q, sendo p e q números inteiros pequenos. Estes períodos aparecem por causa de forças não-gravitacionais, e são estabilizados pela ressonância.


　


Audição humana , poluição , limites e conforto acústico


　


A audição é um dos cinco sentidos. O ouvido é o responsável pela capacidade de ouvir, ou seja, pela audição e pelo equilíbrio do corpo. É composta por três estruturas: orelha interna, orelha média, e orelha externa. 


Ouvido externo: É composto pela orelha, ou seja, pelo pavilhão auricular e pelo meato acústico externo. No ouvido externo as ondas sonoras são concentradas.


Ouvido médio: É composto pela membrana timpânica, ou tímpano, como já foi chamado. A membrana auditiva é um conjunto de três ossículos (martelo, bigorna e estribo) e da tuba auditiva. Do ouvido médio, as ondas sonoras são transmitidas ao nervo auditivo.


Ouvido interno: É composto por três estruturas, (vestíbulos, cóclea, e ductos semicirculares) que são preenchidas por um liquido. Dentro da cóclea existem as células ciliadas. O ouvido interno aloja as terminações do nervo auditivo.





　


As vibrações sonoras que se propagam pelo ar, são captadas pelo pavilhão auricular e são direcionadas ao interior da orelha. Quando essas vibrações chegam até a membrana timpânica, que é uma pele rígida e fina que divide o canal auditivo e o ouvido médio, a mesma vibra. A membrana timpânica transmite, então, as vibrações para aos três ossículos da orelha média (primeiro o martelo, depois a bigorna e por último, o estribo), que por sua vez, transmitem as mesmas para a orelha interna, onde as vibrações fazem o liquido do interior da cóclea se movimentar. Dentro da cóclea, as células ciliadas captam esses movimentos e os transmitem, por meio de impulsos nervosos que percorrem um nervo até o córtex cerebral, onde a informação será interpretada.


A orientação postural, ou seja, o equilíbrio do corpo está relacionado ao sistema auditivo. O sistema vestibular, ou como é mais conhecido, o labirinto, é a parte do ouvido responsável pelo equilíbrio.


No decorrer do dia, as pessoas são expostas a diversos tipos de sons, como do trânsito, de músicas ou pessoas conversando. O som, quando é alto demais é conhecido por poluição sonora, pois pode criar problemas auditivos.


O som é medido em decibéis (dB). As pessoas com o aparelho auditivo considerado normal podem ouvir ruídos a partir de dez decibéis. Até oitenta e cinco decibéis, qualquer ruído é inofensivo, mas acima de cento e vinte decibéis, os sons podem causar dor e prejudicar a audição.