Som - Física - Documento completo

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SOM

2 | MÓDULO F6 - SOM

SOMFÍSICAMÓDULO F6 - SOMESCOLA SECUNDÁRIA POETA ANTÓNIO ALEIXOCURSO PROFICIONAL TÉCNICO DE MULTIMÉDIA12º KDANIEL FERNANDES

Som - O que é? Vibração mecanicaProdução de somOndas sonorasPropagação do som Propagação do som no arCaracterísticas das ondasVelocidade de propagação do somRapidez médiaCaracterísticas do som Intensidade Frequência ou Altura TimbrePropriedade das ondas Reflexãodosom Refracção do som Difração do somSonspurosesonscomplexosEspectro do sompercepção do som ao ouvido humanoNivel sonoro Como medir o nivel do somPoluição sonoraEfeitosdeexcessodebarulhonasaúdedaspessoas Efeitos físicos Efeitosfisiológicos EfeitospsicológicosRecursos

ÍNDICEPág.

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É uma sensação auditiva que é produzida por vibrações mecânicas que podem ser captadas peloouvidohumano.Novazionãoexistepropagaçãodesom.Acústica é a designação do es-tudo do som.

Elementovibratórioqueorigina-sedeummeiomaterial.Essemeiomaterialtemdeterumesti-mulo ou uma perturbação para emitir ondas sonoras.

Existemváriosinstrumentosmusicaisparaproduzirsom/musica.Estesinstrumentospodemre-produzirsomdevariasmaneiras.Podemosclassifica-losdasseguintesformas:•Cordofones-osoméproduzidoatravésdavibraçãodeumaoumaiscordas.Ex:guitarraeharpa;•Idiofones-osoméproduzidoatravésdavibraçãodetodooinstrumento.Ex:castanholasemaracas;•Membranafones-osoméproduzidoatravésdeumamembranaesticada.Ex:tamborepan-deireta;•Aerofones-osoméproduzidoatravésdeumacolunadear.Ex:flautaetrompete;•Eletrofones-osoméproduzidoatravésdecircuitoselétricos.Ex:guitarraeléctrica.

As ondas sonoras possuem uma frequência entre 20 e 20000 Hz. Podem se propagar se forma direta, através do ar, ou indireta, através de meios materiais, ate ao ouvido humano. Estas on-das são ondas que se propagam longitudinalmente - ondas longitudinais.

A propagação do som altera-se com a pressão, temperatura e a sua massa. O meio de propa-gação pode ser gasoso, líquido ou sólido.

Vibração mecânica

SOMO que é?

PRODUÇÃO DE SOM

ONDAS SONORAS

PROPAGAÇÃO DO SOM

Meio material Velocidade de propagação do som (m/s)Ar (0 ºC) 331Ar (20 ºC) 343Ar (30 ºC) 350


Apropagaçãodosomnoaraconteceatravésdaspartículasdoarqueestãopróximosdafontesonora. Essas partículas afastam-se da sua posição de equilíbrio e propagam-se por outras par-tículas de ar criando zonas mais densas e zonas menos densas. O som resulta porque a fonte sonora causou alterações da pressão do ar.

Às ondas sonoras, tal como aos raios luminosos, associamos o período, frequência, amplitude e comprimento de onda:• Período(T):É o intervalo de tempo de demora uma onda a dar uma oscilação completa.• Frequência(f):É o numero de oscilações que uma onda faz durante 1 segundo.

• Amplitude(A):Éadistanciamáximadopicodaonda.• Comprimento de onda(λ):É a distancia de uma oscilação completa.

Propagação do som no ar

CARACTERÍSTICAS DAS ONDAS

mais densoparticulas do ar menos denso

T = 1__ff = 1__

T

UnidadeSI:segundo (s)

UnidadeSI:hertz (Hz)

UnidadeSI:metro (m)

UnidadeSI:metro (m)

A

x (m)

t (s)

T

T

A

y (m)

x (m)

λ

λ

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A velocidade do som difere consoante o meio que se propaga. Quanto mais solido é o meio, maisrápidosepropaga.Velocidadenosmeios:gasoso<liquido<solido.

• V:Velocidadedepropagaçãodomeio,emm/s.• λ:Comprimentodeonda,emmetros.• f:Frequência,emhertz.

Meio material Estado físico Velocidade de propagação do som (m/s)Dioxido de carbono (0 ºC) Gasoso 259Ar (20 ºC) Gasoso 343Hidrogénio (0 ºC) Gasoso 1250Álcool etilico (20 ºC) Liquido 1180Água doce (20 ºC) Liquido 1482Água do mar (20 ºC) Liquido 1522Cobre (20 ºC) Sólido 3750Vidro (20 ºC) Sólido 4540Alumínio (20 ºC) Sólido 5700Ferro (20 ºC) Sólido 5730Granito (20 ºC) Sólido 6000

NOTA:Para calcular a velocidade média do som no arusa-seaseguinteformula:

• V:Velocidadesmédia,emm/s;• d:Distanciapercorrida,emmetros;• ∆t:Intervalodetempo,emsegundos.

É a rapidez que a onda propaga-se num meio. Depende da distancia percorrida e do intervalo de tempo.

VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO SOM

RAPIDEZ MÉDIA

UnidadeSI:metros por segundo (m/s)

V = λ xf

UnidadeSI:metros por segundo (m/s)

V = d__∆t

rm = λ__T


• Intensidade - Sons fracos - Sons fortes• Frequência ou Altura - Sons agudos - Sons graves• Timbre

A intensidade corresponde a energia emitida pelo som, que também é compreendido por volu-me. Diz-se som fraco aos sons com menos pressão, ou seja, com menor amplitude (menos intenso) e diz-se som forte aos sons com mais pressão, ou seja, com maior amplitude (mais intenso). Sendo assim a intensidade é tomada como a amplitude de uma onda sonora. A ampli-tude de uma onda diminui com o aumento da distancia à fonte sonora. A unidade mais comum usadaparadefiniraintensidadeéodecibel(dB).

NOTAS:• Aunidadedeusadausa-dapelosistemainternacionalparaaintensidadeéW/m² embora seja maiscomumusarodecibel(dB).Sendo100dB=0.01W/m².• Se duas fontes sonoras iguais reproduzirem o mesmo som ao mesmo tempo irá apenas au-mentaraintensidadeem3dB,ouseja,aoduplicarafontesonoravaiaumentarapenasem3dB.

Afrequência,comojaditoanteriormente,correspondeaonumerodeciclos/oscilaçõesdeumelementovibratóriodafontesonoraduranteumsegundo.Diz-sequeumsomémaisalto quan-do a frequência é mais alta (mais agudo)ediz-sesombaixoquandoafrequênciaémaisbaixa (mais grave).AunidadeusadaparadefinirafrequênciaéosHertz(Hz).

CARACTERÍSTICAS DO SOM

Intensidade

Frequência ou Altura

Som mais forte e mais baixo (grave) Som mais fraco e mais alto (agudo)

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O timbre permite diferenciarmos uma fonte sonora da outra tendo elas frequência (altura) e in-tensidade iguais.

•Reflexão• Refracção• Difração

Areflexãodosomacontecequandoasondassonorasencontramumobstáculosolidoqueasimpededecontinuarapropagar,assimobrigandoamudarasuadireção.Nareflexãoaconte-cemtrêsfenómenos:eco, ressonância e reverberação.• O ecoacontecequandoseconseguedistinguirosomemitidodosomrefletido,tendoelesobrigatoriamente um intervalo de 0,1 segundos[1]. Para acontecer eco a fonte sonora tem de es-tar a uma distância igual ou superior a 17 metros de um obstáculo.• A ressonânciaacontecequandoapropagaçãodosomserefleteeexisteumasobreposiçãode ondas sonoras causando um aumento da sua intensidade.• A reverberação acontece quando se tem a sensação de uma prolongação do som. O som propaga-se em todas as direções até chegar ao receptor, assim sendo, num ambiente fechado, ocorre a reverberação quando o som persiste depois de ser emitido.

A refração acontece quando o som passa de um meio para outro meio alterando a sua velocida-de e a sua direção.

A difração acontece quando uma onda sonora contorna um obstáculo ou passa entre um orifício. O som num ambiente passando para outro ambiente através de um orifício ou uma fenda vai ocorrer uma difração do som, ou seja, o som vai se propagar em todas as direções depois de sair do orifício. Também se chama difração quando o som contorna um obstáculo tendo a sua dimensão de ser semelhante ou inferior ao tamanho com comprimento de onda.

1 0,1 segundos é o intervalo de tempo do som mais pequeno que um ouvido humano pode ouvir.

Timbre

PROPRIEDADE DAS ONDAS

Reflexão do som

Refracção do som

Difração do som


Existemsonspurosesonscomplexos.Ossonspuros,tambémcompreendidosporsonssim-ples,têmumafrequênciabemdefinidaearepresentaçãoédeumaondasimples(ondasinusoi-dal).Ossonscomplexosresultamdacombinaçãodeváriossonssimples.

Noespectrodosompodemosclassificarafrequênciadosom.Podemosclassificarcomosilên-cio, infra-som, som audível e ultra-som:• No silêncioexisteausênciadesomcomumafrequênciade0Hz;• Infra-somtemfrequênciasentre0e20Hz,estasondassonorassãoextremamentegravesepodem ser produzidas pelo vento, tornados, terramotos e podem ser captadas por elefantes e cães,porexemplo;• O som audível, que pode ser captado pelo ouvido humano, tem frequências entre os 20 Hz e os 20 kHz. Sendo que os 20 Hz correspondem ao som mais grave e os 20kHz correspondem ao som mais agudo captado pelo ouvido humano;• Ultra-som tem frequências entre os 20 kHz e os 100 MHz. O ultra-som é principalmente apli-cadonamedicina,porexemplonasecografias,etambéméutilizadonassondas.Ogolfinhoeomorcego conseguem captar e produzir ultra-sons.

Oouvidohumanoéconstituídopor3partes:•Ouvidoexterno;• Ouvido médio;• Ouvido interno.

SONS PUROS E SONS COMPLEXOS

ESPECTRO DO SOM

PERCEÇÃO DO SOM PELO OUVIDO HUMANO

Som puro Som complexo

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Asondassonorassãocaptadaspeloouvidoexternoepercorrepelocanalauditivoatéaotímpa-noqueentraemvibração.Asvibraçõessãodepoisamplificadaspeloouvidomédioconduzindoaté ao ouvido interno. No ouvido interno as vibrações são convertidas em impulsos nervosos que são depois transmitidas pelo nervo auditivo até ao cérebro onde é interpretado. Resumindo, uma onda sonora de origem mecânica, propagando-se pelo ar, é transformada num impulso elétrico que é interpretado pelo pelo cérebro.O ouvido humano pode captar sons com frequências entre 20 Hz (som mais agudo que se con-segue ouvir) e 20 kHz[2] (som mais grave que o ouvido humano consegue ouvir). Relativamente à pressão do ar, o ouvido humano consegue captar entre os 20 µPa[3] e 100 Pa.

NOTAS:• O ser humano consegue produzir sons com frequência entre os 85 e os 110 Hz.• O ouvido de uma criança pode captar frequências mais altas de homem adulto.• A unidade SI de pressão sonora é o Pascal (Pa).

Como já foi dito anteriormente, o ouvido humano consegue captar frequências sonoras entre os 20Hzeos20kHz,masparaseconseguirouvirsoméprecisoquehajaintensidadesonorasufi-ciente.Oouvidohumanoconseguecaptarumaintensidadesonorade0dBatéaos140dB,queéolimiardador.Odispositivousadoparadeterminaronívelsonoroéosonómetro.

2 1 kHz corresponde a 1000 Hz.3 1 µPa (micropascal) corresponde a 0.000001 Pa (pascal); Pascal é uma unidade de medida usada para a pressão do ar.

NIVEL SONORO

140 dB - Descolagem de um avião

130 dB - Metrelhadora

120 dB - Banda de rock

100 dB - Broca pneumática

80 dB - Via rápida

60 dB - Conversa normal

50 dB - Zona residencial

20 dB - Sussurro

10 dB - Limiar da audição

0 dB - Silêncio

Limiar da dor

Limiar da audição

Sons inaudiveis

Sons dolorosos

20 100 500 1000 5000 10000 20000 Hz


• Lp:Níveldepressãosonora,emdecibel(dB).• log:Logaritmodebase10.• p:pressãosonora,empascal(Pa).• p:pressãosonoradereferência(2x10^5Pa).

Éconsideradopoluiçãosonoraquandoosoméincomodativoouprejudicialàsaúdedaspes-soas. Pode ser de grande intensidade ou com uma longa duração. A seguinte tabela mostra o tempomaximodeexposiçãorecomendadoàsseguintesintensidades.

Éconsideradoderiscoouvirmossonscomumaintensidadesuperiora85dB,comovistoante-riormente.Quandooouvidohumanoésujeitoaumaintensidadesuperiora85dBcontinuamenteesemrepouso,podevirsofrerefeitosfísicos,efeitosfisiológicoseefeitospsicológicos.

A perda de sensibilidade auditiva vem a diminuir com o envelhecimento de uma pessoa, quando estanãoéacausadaperdadesensibilidadeauditivaentãoclassifica-sedasseguintesmanei-ras:• Perdas condutivas:sãocausadaspelaperdadeenergiasonoraentreoouvidoexternoeo

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Como medir o nivel do som

POLUIÇÃO SONORA

Intensidade de pressão acustica Tempo de exposição máxima diaria85 dB 8 horas90 dB 4 horas95 dB 2 horas100 dB 1 hora105 dB 30 minutos110 dB 15 minutos115 dB 7 minutos120 dB 3 minutos

> 120 dB Risco imediado de perda de sensibilidade auditiva

EFEITOS DE EXCESSO DE BARULHO NA SAÚDE DAS PESSOAS

Efeitos físicos

Lp=20xlog p__10 p0

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interno.Podeserprovocadoporexcessooufaltadepressão,ouporarticulaçõesdeslocadasqueimpedemasuavibraçãocorreta.Estetipodeperdaspodesercorrigidoatravéscirúrgicas,medicação ou aparelhos auditivos;• Perdas sensoriais:sãocausadaspelamortedascélulasdonervoauditivo,oquevaiimpedirque sejam emitidos impulsos nervosos do ouvido interno ao cérebro. Este problema pode ser genéticoouaparecerduranteagravidesetambémpodesercausadoporexcessodeintensida-de sonora. Este problema pode ser corrigido por vezes por aparelhos auditivos.

Asperdasdesensibilidadeauditivapodemserclassificadaspeloseugraudegravidade:• Perda mínima:sóseconsegueouvirapartirdos11dB.• Perda suave:consegueouvirapartirdos30dB.Nãoconsegueouvirumavozdistante.• Perda moderada:consegueouvirapartirdos45dB.Édifícildeintenderconversasemgrupo.• Perda severa:consegueouvirapartirdos65dB.Consegueouvirapenasquemfalaraltoauma distancia curta.• Perda profunda:consegueouvirapenasapartirdos90dB.Considera-seumapessoasurda.

Tinnitus Éumasensaçãodezumbidonoouvidoquandoexisteausênciadesom.Estasensaçãodezum-bidoécausadapelaexposiçãoelevadadosomacimaaos85dB.

Osefeitosfisiológicosmanifestam-sequandoexistemalteraçõesnocorpohumano.Comoporexemplo:alteraçõesdapressãosanguínea,doritmocardíacoerespiratório,aumentodatensãomuscular, perda do equilíbrio, alterações do sono, etc.

Sãoosefeitosquesemanifestamnocomportamentodaspessoas.Taiscomo:stress,fadiga,diminuição da capacidade de concentração, irritação, agravamentos de estados de depressão e ansiedade, etc

Efeitos fisiológicos

Efeitos psicológicos


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RECURSOS

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