Características Fisiológicas do Som

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1. Sons e ruídos
2. Características do som
As fontes sonoras (cordas, membranas vibrantes, etc.) provocam em suas proximidades uma perturbação caracterizada por um aumento de pressão no meio que as envolve. Essa perturbação viaja constituindo uma onda sonora. O som é uma onda mecânica, tridimensional, cujas frentes de onda são superfícies esféricas.
O som se propaga no ar, a 20 °C, com velocidade de 344 m/s. Na água o som se propaga com velocidade de quase 1500 m/s e nos sólidos um valor típico da velocidade do som é da ordem de 3000 m/s.
Podemos definir intensidade de uma onda esférica, num determinado ponto, como sendo a grandeza definida pela relação:
Da definição de intensidade, podemos escrever que:
Para a frente (1)
Para a frente (2)
Comparando (1) e (2), vem:
As intensidades de onda são inversamente proporcionais aos quadrados das distâncias à fonte.
3. As qualidades fisiológicas do som
O ouvido humano consegue distinguir no som três qualidades, que são chamadas, por isso, de qualidades fisiológicas. São elas:
a) altura
b) timbre
c) sonoridade ou intensidade
A – A altura ou tom é a qualidade do som que permite ao ouvido distinguir um som agudo (alta freqüência) de um som grave (baixa freqüência). Portanto:
• Som agudo = Som alto = Som de alta freqüência
• Som grave = Som baixo = Som de baixa freqüência
O som mais grave audível por um ouvido humano é de aproximadamente 20 Hz e o mais agudo é de aproximadamente 20 000 Hz.
Para que dois sons distintos possam ser comparados, em relação às suas alturas, define-se entre eles o intervalo acústico, da forma a seguir:
Som A – freqüência fA
Som B – freqüência fB
IA = intervalo acústico
Intervalos acústicos definidos formam uma escala musical. ��
A respeito do intervalo acústico, é importante conhecer:
Uma oitava – Corresponde ao intervalo acústico I = 2, isto é, um som tem freqüência igual ao dobro do outro.
Sustenir – Sustenir um som é suspender sua freqüência, multiplicando-a por 25/24.
Bemolizar – Bemolizar um som é baixar sua freqüência, multiplicando-a por 24/25.
B – O timbre é a qualidade do som que permite ao ouvido distinguir sons de mesma freqüência, provenientes de diferentes instrumentos musicais.
Consideremos um violino e um piano, emitindo a mesma nota musical, por exemplo a nota Lá. A onda sonora emitida pelo violino é constituída pelo som fundamental e por todos os harmônicos que a corda do violino é capaz de produzir. Analogamente, a onda sonora emitida pelo piano é composta pela onda fundamental acompanhada de todos os harmônicos que a corda do piano pode vibrar. Entretanto, o número de harmônicos emitido pelo violino é diferente do número de harmônicos emitido pelo piano. Essa diferença provoca no ouvido sensações distintas, possibilitando-lhe distingui-las.
É interessante ressaltar o fato de que, quando uma pessoa imita a voz de outra, a imitação é parecida com a original porque o imitador consegue emitir a mesma onda fundamental. Entretanto, seu aparelho fonador não consegue reproduzir todos os harmônicos do som fundamental, o que acarreta a diferença.
C – A sonoridade ou intensidade auditiva é a qualidade do som que permite ao ouvinte distinguir um som fraco (pequena intensidade) de um som forte (grande intensidade).
Ao adiantarmos o botão de volume de um sistema de som, estamos aumentando a potência do aparelho, conseqüentemente aumentando a intensidade da onda sonora emitida pelos alto-falantes. Quanto maior a intensidade da onda, mais forte o som se apresenta paranossos ouvidos. Sons de pequena intensidade produzem pequenos aumentos de pressão, e sons de grande intensidade produzem grandes aumentos de pressão sobre o tímpano do ouvinte. As diferentes pressões sobre o tímpano é que permitem ao ouvinte comparar sons fortes e sons fracos.
A sensibilidade de cada ouvido varia com a freqüência do som, ou seja,um ouvido é mais sensível para uma determinada freqüência, e menos sensível para outras. O modo com o qual o ouvido percebe um som é quantificado pela lei de Weber e Fechmer:
“A magnitude de sensação auditiva é proporcional ao logaritmo do agente excitador”
Em que:
S – Sonoridade do som considerado
S0 – Sonoridade de referência
I – Intensidade física do som considerado
I0 – Intensidade física do som de referência
A constante K é arbitrária.
I) Para K = 1, a sonoridade é expressa em Bel
II) Para K = 10, a sonoridade é expressa em Decibel (dB)
Observação
A sonoridade de referência é adotada igual a zero 
(S0 = 0) para uma intensidade física I0 = 10–16 W/cm2.
Alguns exemplos de nível sonoro, em dB:
O nível sonoro de 120 dB corresponde ao limiar de sensação dolorosa.
Resumo
– Intensidade: som fraco, som forte
– Altura 
– Timbre: permite distinguir sons de mesma freqüência, provenientes de instrumentos diferentes.
Exercícios Resolvidos
01. Se ouvirmos dois Fa3 tocados por uma flauta e por um clarinete, podemos distingui-los:
a) pela intensidade.
b) pela altura.
c) pelo timbre.
d) pela velocidade.
Resposta: C. Sons de mesma freqüência, produzidos por instrumentos diferentes, são distinguidos pelo ouvido humano em virtude do número de harmônicos produzidos pelos instrumentos, ou seja, pelo timbre.
02. O timbre de uma nota musical depende:
a) da freqüência.
b) da altura do som.
c) dos harmônicos que acompanham o som fundamental.
d) da intensidade sonora.
Resposta: C . O timbre está ligado ao número de harmônicos emitidos.
03. A intensidade do som, em W/m2, em um jardim sossegado, é da ordem de 10–4. Em um restaurante, é de 10–1. O limiar da audição se dá a 10–6 nas mesmas unidades.
Calcular a sonoridade, em dB, no jardim e no restaurante.
Resolução
No jardim.
No restaurante
04. Um equipamento mede o nível de ruído de uma rua em dB. Às 16 horas mediu-se 20 dB. Às 18 horas o aparelho acusou 80 dB.
Calcular quantas vezes aumentou a intensidade da onda sonora.
Resolução