Acústica

A acústica é a área da física que estuda a propagação dos sons, e está mais presente em nosso dia a dia do que imaginamos, desde as músicas que ouvimos até os momentos de conversas entre amigos.

As fontes sonoras fazem parte de nosso dia a dia, apesar de normalmente nós não fazermos relação entre elas e o estudo da física. Essas fontes são capazes de produzir vibrações por meio das quais são transmitidas moléculas, o que causa a onda de pressão que passa a se propagar. A onda, ao atingir os nossos ouvidos, faz com que o tímpano vibre, enviando para o nosso cérebro impulsos que produzem essa sensação sonora. O meio em que mais comumente essa onda se propaga, é o ar, mas também pode se propagar em meios como líquidos, ou ainda gases. Como exemplo de fontes sonoras, podemos citar instrumentos musicais, como o violão e a bateria, por exemplo, ou ainda o nosso aparelho fonador.

Chamamos de acústica a área da física responsável por estudar o som, fenômeno que, como vimos no início desse artigo, é ondulatório e pode ser causado por diversos objetos e se propagar em diversos tipos de meios.

Qualidade do som

As músicas que ouvimos diariamente, podem ser cantadas em “duas vozes”, o que vai depender da altura das notas musicais que são emitidas pelos cantores. Estas podem ser fracas ou fortes, e isso pode ser definido a partir de sua intensidade ou de seu volume. A altura depende da frequência f do som, indicando se ele é grave ou agudo. Analisando pela frequência, podemos dizer que, quanto menor ela for, mais grave será o som, e quanto maior ela for, mais agudo será. A intensidade, por sua vez, depende da amplitude do som, e nos permite fazer a distinção entre um som forte e um som fraco.

Imagem: Reprodução

Os sons que chegam em nossos ouvidos podem ser classificados como sons musicais ou ruídos, mas é claro que isso é muito abstrato. Fisicamente entendemos o som musical como o resultado da superposição de ondas sonoras periódicas ou aproximadamente periódicas. Os ruídos, por sua vez, são aqueles sons não periódicos que são breves e podem ter mudanças ríspidas em suas características.

Velocidade de propagação do som

É possível fazer a medição da velocidade de propagação do som no ar. Uma experiência muito simples pode trazer para a realidade o que vemos em cálculos que podem parecer complicados na física. Para o estudo se tornar mais interessante, faça a experiência: fique a 100 metros de um edifício e bata palmas. Com isso, você estará produzindo ondas sonoras que irão até o edifício e voltarão até você na forma de eco. Sempre que ouvir o eco, bata palmas novamente e peça para alguém contar quanto tempo você demora para bater palmas dez vezes. O tempo será de 6 segundos, uma vez que o som demora esse tempo para percorrer os 200 metros, indo e voltando do prédio.

A velocidade do som pode ser calculada por meio de uma fórmula relativamente simples. Vamos aplicá-la ao experimento:

No cálculo acima, pudemos chegar ao valor da velocidade do som propagada no ar, mas é claro que isso pode variar de acordo com o meio de propagação, podendo ainda sofrer influências da temperatura em que esse meio se encontra. Quando maior for a temperatura, maior será a velocidade de propagação.

Intensidade fisiológica do som

A intensidade do som, como vimos anteriormente, está relacionada à amplitude das vibrações, ou seja, à energia que é transportada por essas ondas sonoras. A intensidade fisiológica e a intensidade física do som variam num mesmo sentido, mas são distintas entre si. A primeira refere-se à intensidade auditiva, enquanto a segunda refere-se às ondas sonoras propriamente ditas. A intensidade do som que é captada por nossos ouvidos corresponde à sensação de volume do som, e existem valores de intensidade em que não podemos ouvir. A essa intensidade, chamamos de nível mínimo de audição. Quando elevamos significativamente a intensidade, o som acaba por provocar uma sensação dolorosa. A altura do som, portanto, está ligada à sua frequência. Como também já foi mencionado, a velocidade e a aceleração das partículas do meio, durante a propagação das ondas mecânicas, sofrem variações conforme a lei harmônica.

Acústica aplicada à música

Imagem: Reprodução

Se você entende um pouco de música, já deve ter ouvido falar nas notas musicais, independentemente de que instrumento estava-se usando, correto? Para que os mais variados instrumentos pudessem chegar às mesmas notas, foi fixado uma altura absoluta, ou seja, uma frequência, para cada uma delas. A voz humana apresenta limites extremos que variam de 60 a 550 Hz para homens e 110 a 1300 para as mulheres. O timbre irá variar de acordo com os harmônicos que estão associados ao som fundamental. Em sons musicais, é por meio da qualidade que vamos fazer a distinção entre dois sons emitidos por fontes sonoras diferentes em uma mesma altura, por exemplo

Referências

Fundamentos de física – Jearl Walker

Por Natália Petrin
Como referenciar este conteúdo

Petrin, Natália. Acústica. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/acustica. Acesso em: 22 de September de 2021.

Teste seu conhecimento

01. [FUVEST] Uma corda de violão tem 0,60m de comprimento. Os três maiores comprimentos de ondas estacionárias que se podem estabelecer nessa corda são (em metros):

a) 1,2; 0,60; 0,40;
b) 1,2; 0,60, 0,30;
c) 0,60; 0,30; 0,20;
d) 0,60; 0,30; 0,15;
e) 0,60; 0,20; 0,12.

02. [ENEM] Um violinista deseja aumentar a freqüência do som emitido por uma das cordas do seu instrumento. Isto poderá ser conseguido:

a) aumentando-se o comprimento vibratório e tracionando-se mais intensamente a corda;
b) diminuindo-se o comprimento vibratório e tracionando-se menos intensamente a corda;
c) diminuindo-se o comprimento vibratório e tracionando-se mais intensamente a corda;
d) aumentando-se o comprimento vibratório e tracionando-se menos intensamente a corda;
e) todas as sugestões são inadequadas para que o violinista consiga seu objetivo.

01. [A]

02.[C]

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