1) Como é possível medir a qualidade do som?
O ouvido humano normal pode
perceber sons com frequências que variam entre o limiar de audição (20 Hz) e o
limiar de dor (20.000 Hz, acima do qual a sensação sonora é acompanhada de
dor).
As intensidades físicas dos sons audíveis também apresentam grandes variações. O sistema auditivo pode perceber sons desde um suspiro bem fraco até um ruído muito forte, cerca de 1 trilhão de vezes mais intenso. Essa grande variação de intensidades percebidas pelo ouvido humano é um dos motivos pelos quais se estabelece outra grandeza e outra unidade de medida: nível de intensidade sonora (β), medido em bel. Dois sons diferem de 1 bel quando a intensidade de um é 10 vezes maior que a do outro.
2) Como é medida a intensidade ou volume do Som?
Diretamente relacionada com a
energia do som, a intensidade pode ser medida pelo quociente entre a quantidade
de energia e o produto da área pela unidade de tempo.
Matematicamente, temos que:
Onde, no SI, as unidades são definidas por:
I = intensidade [ J/m2.s ]
E = energia [ J ]
A = área da secção transversal [ m2 ]
t = tempo [ s ]
Sabendo-se que a potência é definida por: Pot = ΔE/Δt, podemos reescrever a expressão acima:
Onde, no SI, as unidades são
definidas por:
I = intensidade [ W/m2 ]
Pot = potência [ W = J/s ]
A = área da secção transversal [ m2 ]
Os experimentos envolvendo
sons mostram que, no limiar da audição humana, a intensidade fica próxima de 10–12 W/s,
ou seja, acima desse valor, o som provoca dor nos ouvidos.
3) Como é medido o Nível Sonoro?
A relação entre as
intensidades sonoras permite calcular o nível sonoro do ambiente que é dado em
decibéis.
Nos
experimentos com a audição humana, o nível sonoro não segue uma escala linear e sim
logarítmica.
Juntando as duas informações,
foi criada uma escala cuja unidade é o bel (B) ou o decibel (dB), em homenagem
a Graham Bell, sendo que, o cálculo da sonoridade realizado por uma
expressão logarítmica, conhecida como lei de Weber-Fechner.
Na referida escala, o valor de
zero bel (0 bel) corresponde a I0 = 10–12 W/m2,
que como vimos, representa o limiar da audição humana.
Matematicamente, temos que:
Onde, no SI, as unidades são
definidas por:
β = intensidade auditiva ou nível sonoro [ B = bel ]
I =
intensidade do som considerado [ W/m2 ]
Obs.: é comum se utilizar a décima parte do bel
que denominamos de decibel [1 dB = (1/10) B].
Submetido a níveis sonoros
superiores a 80 dB, o ouvido humano pode perder irrecuperavelmente a
sensibilidade auditiva.
4) Que tipo de alterações o Som pode sofrer num meio de propagação?
Ao passar por algum meio, as
ondas sonoras sofrem alterações. Os principais são: reflexão, refração,
difração e interferência. Esses fenômenos acústicos podem ocorrer de modo
simultâneo.
5) O que é reflexão de ondas sonoras?
Quando o som encontra uma superfície de outro meio e retorna. A reflexão do som resulta de seu choque com um obstáculo, havendo aí uma mudança no sentido de propagação do som. Isso explica por que o ouvido humano não funciona bem dentro da água. Ao passar do ar para a água, 99% da energia sonora é refletida e volta para o meio de origem.
6) O que é refração de ondas sonoras?
Ocorre quando o som muda sua
direção e velocidade de propagação ao passar de um meio físico para outro.
A refração do som ocorre quando muda seu meio de propagação ou quando penetra regiões com temperaturas diferentes dentro de um mesmo ambiente. Ao passar do ar para água 1% da energia sonora é refratada. Na refração a frequência permanece constante, sendo modificado o comprimento de onda e consequentemente a velocidade de propagação aumentada. Nota-se que para incidência oblíqua, o som refratado afasta-se da reta normal.
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7) O que é difração de ondas
sonoras?
O som pode ser ouvido mesmo que haja um obstáculo entre quem fala e quem
escuta. Essa capacidade que o som tem de contornar obstáculos é dado pelo
fenômeno da difração. A difração do som poderá ocorrer quando o mesmo incidir em barreiras, ou
fendas, com dimensões na ordem de grandeza entre 2 cm e 20 m. Uma pessoa dentro
de sua casa toda fechada pode não dormir devido ao barulho da rua.
8) O que é
interferência de ondas sonoras?
Um fenômeno físico relacionado
às ondas sonoras é denominado Batimento, que ocorre quando duas ondas, com
frequências ligeiramente diferentes, se encontram, proporcionando uma
interferência entre as mesmas.
Por se tratar de ondas
sonoras, temos que:
Nos pontos de interferência
construtiva, ouvimos um som mais forte.
Nos pontos de interferência
destrutiva, não ouvimos nenhum som (silêncio).
A alternância entre sons
fortes e silêncio, dá origem ao conceito de “batimentos”.
Considerando duas ondas
sonoras, os experimentos mostram que a frequência do batimento é igual à
diferença entre as frequências de cada onda. Considerando f1 >
f2, temos que:
fb = f1 –
f2
Obs.: a
frequência de batimento que pode ser distinguida pelo ser humano vai até 7 Hz.
Atividades:
1) Alexander pegou o violão e emitiu um som. Segundo Rudolf, o som emitido foi um lá, cuja frequência é 440 Hz. Por que o ser humano pode ouvir esse som?
(A) Porque o comprimento de onda dessa nota é 770 mm, maior que da nota dó, que é a primeira nota musical perceptível pelos ouvidos humanos.
(B) Porque a intensidade da nota musical vence a barreira do silêncio, provocando o fenômeno chamado de batimento.
(C) Porque a sua frequência pertence ao intervalo de frequências do som audível.
(D) Porque essa nota musical gera um timbre compatível à percepção da audição humana.
2) Certos tipos de animais como morcego,
golfinho e baleias utilizam o eco para sua localização. Diante disso, certos
aparelhos artificiais, como aparelhos de radar, emitem ondas sonoras que
localizam objetos através do eco. O eco
está relacionado a que fenômeno acústico?
(A)
Reflexão
(B) Refração
(C)
Difração
(D)
Interferência
3) A atmosfera apresenta camadas de ar
com temperaturas distintas. Os relâmpagos sem trovão são devido à atmosfera com
temperaturas diferentes, o relâmpago é produzido numa região atmosférica mais
quente que a superfície terrestre e o trovão resultante é então desviado para
cima, não sendo, portanto ouvido na
superfície. Este fato esta relacionado a que fenômeno acústico?
(A)
Reflexão
(B)
Refração
(C)
Difração
(D)
Interferência
4) “As paredes têm ouvidos”. Certamente você conhece esse dita popular, usado geralmente quando não queremos
que outras pessoas escutem segredos para alguém. O fato de o som poder ser
ouvido mesmo havendo uma parede como obstáculo esta relacionado a que fenômeno
sonoro?
(A)
Reflexão
(B)
Refração
(C)
Difração
(D)
Interferência
5) Um bom instrumentista utiliza a frequência do batimento para afinar seu
instrumento. Esse fato está relacionado a que fenômeno acústico?
(A)
Reflexão
(B)
Refração
(C)
Difração
(D)
Interferência
6)
O que muda quando o som é refratado?
(A) Amplitude
(B) Velocidade
(C) Altura
(D) Direção
7) O som é um fenômeno ondulatório, por isso, está sujeito a diversos fenômenos comuns às ondas. Em um desses fenômenos, o som atravessa a interface entre dois meios materiais e tem sua velocidade de propagação alterada. O nome do fenômeno descrito é:
(A) reflexão.
(B) interferência destrutiva.
(C) refração.
(D) reverberação.
8) Uma onda sonora vinda de uma sirene
chega a um determinado ponto próximo a um ouvinte. A intensidade do som ouvido
depende:
(A) da variação da energia emitida pelo som, pela área de propagação e
pelo tempo de captação do ouvido.
(B) da variação do tempo da pressão da onda e da variação da temperatura
no instante.
(C) da variação da distância e do tempo da pressão de onda.
(D) da densidade do ar e da temperatura do ambiente.
9) Além do dano que podem causar à audição, os sons fortes têm vários outros efeitos físicos. Sons de 140 decibéis (dB) (som de um avião a jato pousando) podem produzir numerosas sensações desagradáveis; entre elas, perda de equilíbrio e náusea.
A unidade Bel (B), utilizada no
texto, representa:
(A) a frequência do som.
(B) a intensidade física do som.
(C) o nível sonoro do ambiente.
(D) o timbre do som.
10) “Não conseguimos
ouvir uma folha a cair - a intensidade sonora é muito fraca.
O som de uma música
é agradável - intensidade sonora moderada.
Um avião a jato faz
muito barulho ao decolar - intensidade sonora elevada.”
Esses fatos relacionados acima, estão relacionados com:
(A) a frequência do som, medido hertz (Hz).
(B) ao comprimento de ondas som, medido em metros (m).
(C) a velocidade de propagação do som, medido em m/s.
(D) ao nível sonoro do ambiente, medido em decibéis (dB).
11) O silêncio auditivo corresponde à
intensidade sonora de 10–12 W/m2. Numa oficina mecânica, a
intensidade do som ambiente é 10–3 W/m2. Qual é o nível
sonoro nessa oficina, em decibéis?
Abaixo, indique única afirmativa FALSA:
(A) O raio 1 pode representar o raio refratado.
(B) O raio 2 pode representar
o raio refratado.
(C) A frequência da onda
sonora que se propaga na água é igual à frequência da onda sonora que se
propaga no ar.
(D) O comprimento de onda do
som que se propaga no ar é menor do que o comprimento de onda do som que se
propaga na água.
13) O som mais grave que o ouvido humano é capaz de ouvir possui comprimento de onda igual a 17 m. Sendo assim, determine a mínima frequência capaz de ser percebida pelo ouvido humano.
Dados: Velocidade do som no ar = 340 m/s
(A) 10 Hz
(B) 15 Hz
(C) 17 Hz
(D) 20 Hz
14) Sobre duas determinadas notas musicais, caracterizadas
por A: 250 Hz e B: 440 Hz, indique a única afirmativa FALSA:
(A) A nota A possui maior
intensidade.
(B) A nota B é mais aguda.
(C) Num determinado meio, ambas se propagam com a mesma velocidade.
(D) O comprimento de onda da
nota A é maior que da nota B.
15) (ENEM-2016) As notas musicais podem ser agrupadas de modo a formar um conjunto. Esse conjunto pode formar uma escala musical. Dentre as diversas escalas existentes, a mais difundida é a escala diatônica, que utiliza as notas denominadas dó, ré, mi, fá, sol, lá e si. Essas notas estão organizadas em ordem crescente de alturas, sendo a nota dó a mais baixa e a nota si a mais alta.
Considerando uma mesma oitava,
a nota si é a que tem menor:
(A) amplitude.
(B) frequência.
(C) velocidade.
(D) intensidade.
(E) comprimento de onda.
Pesquisa
Google:
1) Da reflexão do som podem surgir
três fenômenos: eco, reforço e reverberação. Explique cada um deles.
2) Como é o mecanismo de funcionamento
do aparelho de Ultrassonografia?
3) Explique o Efeito Doppler.
Aprofunde-se:
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