Som

O som é a propagação de uma frente de compressão mecânica ou onda mecânica; esta onda se propaga de forma circuncêntrica, apenas em meios materiais - que têm massa e elasticidade, como os sólidos, líquidos ou gasosos, quer dizer, não se propaga no vácuo. 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 décibeis. Os sons audíveis pelo ouvido humano têm uma freqüência entre 20 Hz e 20 kHz. Acima e abaixo desta faixa estão ultra-som e infra-som, 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 freqüência 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.

Imagem - 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.

Percepção dos Sons

Para os humanos, a audição é normalmente limitada por frequências entre 12 Hz e 20,000 Hz (20 kHz), embora estes limites não sejam absolutos. O limite maior normalmente decresce com a idade. Outras espécies têm diferentes níveis de audição. Por exemplo, os cães conseguem perceber vibrações mais altas que 20 kHz. Como um sinal percebido por um dos sentidos, o som é usado por muitas espécies para detectar o perigo, orientação, caça e comunicação. A atmosfera da Terra, a água e virtualmente todos os fenómenos físicos, como o fogo, a chuva, o vento, as ondas ou os terramotos produzem sons únicos. Muitas espécies, como os sapos, os pássaros, mamíferos terrestres e aquáticos foram, também, desenvolvendo órgãos especiais para produzir som. Em algumas espécies, estes evoluíram para produzir o canto e a fala.

Tecnologia sonora

O advento da tecnologia e principalmente da eletrônica permitiu o desenvolvimento de armazenamento de áudio e aparelhos de som para gravação e reprodução de áudio, principalmente música.

São exemplos de fontes ou mídias o MP3, CD, o LP ou Disco de vinil e o cassete. Alguns dos aparelhos que reproduzem essas mídias, são o toca-discos e o gravador cassete.

Desde seus primórdios, com a invenção do fonógrafo, essa reprodução eletrônica do áudio evoluiu até atingir seu auge na alta fidelidade, que faz uso da estereofonia.

Instrumentos musicais: Cada instrumento produz as notas com timbres diferentes. As vibrações são criadas por toque ou sopro e cada instrumento tem o seu ressoador que amplifica os sons audíveis. Ex: no piano quem gera o som é a corda e quem ressoa é a caixa de ressonância.

Esquema representando duas ondas sonoras de diferentes frequências.

Velocidade do som

A velocidade do som é a distância percorrida por uma onda sonora por unidade de tempo. É a velocidade a que uma perturbação se propaga num determinado meio. … Em instrumentação pode-se utilizar este princípio para medir com boa exatidão distâncias entre obstáculos, assim: conhecendo-se a velocidade de propagação de um sinal (normalmente ultra-som no ar) é possível medir o tempo que ele gastou a percorrer um determinado espaço. Com este valor é simples calcular a distância percorrida. Utilizam-se sensores especiais que emitem o sinal em forma de pulso (ultra-som) e os recebe de volta (eco). Um sistema microprocessado pode calcular o tempo gasto (normalmente milissegundos).

Velocidade de propagação em diferentes materiais

* Borracha: 54 m/s
* O2: 317 m/s
* Ar 20°C: 340 m/s
* Água: 1.450 m/s
* Ferro: 5.100 m/s
* Granito: 6.000 m/s

Quem já teve a oportunidade de observar um navio à grande distância no alto-mar deve ter notado que o som proveniente de seu apito só é escutado momentos após terem sido expelidos os vapores resultantes. Sabe-se também que durante as tempestades, provocadas por violentas perturbações elétricas na atmosfera, o ruído do trovão chega até nós alguns segundos após a claridade do relâmpago, e quanto maior for a distância do local onde se produzir o ruído maior o intervalo entre este e a claridade do relâmpago.

Em distâncias curtas, podemos considerar a velocidade da luz como praticamente instantânea, e portanto o tempo decorrido entre vermos o relâmpago e ouvirmos a trovoada deve ser o tempo para o som deslocar-se de sua origem até ao ouvido do observador.
Estes fatos evidenciam que o som se propaga através do ar com uma velocidade pequena, comparada com a velocidade da luz. A velocidade do som no ar é relativamente pequena pelo fato de as moléculas que se movimentam terem de se chocar umas com as outras a fim de propagar a onda longitudinal de pressão.
A luz se propaga na velocidade de 300.000 km por segundo, enquanto as ondas sonoras circulam no ar à razão de 340,9 metros por segundo. Em dias quentes o som se propaga com mais velocidade do que nos dias frios, pelo fato de o ar quente ser menos denso do que o ar frio. Nos dias de frio intenso a velocidade do som pode chegar a 328,7 m/s.

A mais antiga tentativa para a determinação da velocidade do som, de que temos notícia, foi realizada na França, em 1738, cuja tentativa não foi entretanto coroada de êxito. Mas, em 1822, pelas experiências conduzidas por uma comissão designada pela Academia Francesa, chegou-se à conclusão de que a velocidade do som no ar, a uma temperatura de 15,9º C, é de 340,9 m/s, e que esta velocidade aumenta de 60 centímetros por segundo para cada aumento de um grau centígrado na temperatura. A 0º C a velocidade do som é de 331,4 m/s. As mais recentes experiências realizadas não dão resultados significativamente diferentes daqueles que foram obtidos em 1822.

Os sons de todas a freqüências propagam-se com igual velocidade. Se isto não fosse verdade, sons agudos, de alta freqüência, como o pífaro, numa banda musical, chegariam aos seus ouvidos antes (ou depois) dos sons de baixa freqüência, como o do tambor. E assim a música seria deformada.
Quando ouvimos uma orquestra tocando, cada instrumento produz som de uma forma diferente, no entanto, todos são ouvidos ao mesmo tempo.

É fácil perceber como seria catastrófico o entendimento de uma conversa se os sons agudos, graves, fortes e fracos se propagassem com velocidades diferentes.

Os aviões a jato mais rápidos podem voar com velocidade maior que a do som. Viajar a tais velocidades é difícil porque o ar comprimido se acumula na frente do avião e este tem de furar o seu caminho como uma bala. Aviões a jato de alta velocidade têm a forma mais parecida com a de uma bala do que os aviões de baixa velocidade.

Nos líquidos e nos sólidos, onde as moléculas estão mais próximas umas das outras, a velocidade do som é bem maior do que em um gás.
Na água, a velocidade do som é cerca de quatro vezes a sua velocidade no ar; a 25º C é de aproximadamente 1500 m/s. No aço chega a 5000 m/s, ou seja, cerca de quinze vezes maior.
Se você ficar ao lado de uma estrada de ferro e escutar enquanto um trabalhador bate um espigão com o martelo, você ouvirá cada golpe duas vezes. O som que se propaga através do aço dos trilhos chega antes do som que se transmite através do ar.

Fonte de pesquisa:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Som
http://br.geocities.com/saladefisica5/leituras/vsom.htm

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