Som_Cap16

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Cap. 16 Som e audição
16.1 Ondas sonoras
Som: onda longitudinal que se propaga em um meio (ar, gás, líquido e sólido).
Intervalo audível: frequência compreendida entre 20 e 20000 Hz do ouvido humano.
Ultra-som: frequências maiores que o intervalo audível.
Infra-som: frequências menores do que os limites do que os limites do intervalo audível.
(Onda sonora propagando-se no sentido + Ox)
A amplitude A é o deslocamento máximo da partícula a partir da posição de equilíbrio, A também é chamada de amplitude de deslocamento.
Em uma onda sonora senoidal, a pressão flutua acima e abaixo da pressão atmosférica Pa em uma variação senoidal com a mesma frequência que os movimentos das partículas do ar.
Seja P(x,t) a flutuação instantânea da pressão em uma onda sonora para cada ponto x e instante t.
P(x,t) fornece a diferença entre a pressão da onda e a pressão atmosférica normal Pa.
Relacionando P(x,t) e y(x,t) de uma onda sonora se propagando ao longo do eixo Ox no sentido positivo.
Quando não existe nenhuma onda sonora, o comprimento do cilindro é Δx.
Quando y2>y1→Vol. ↑, P ↓
Quando y2=y1, o cilindro é deslocado para a direita ou para a esquerda, não existe variação de volume e portanto a pressão não varia.
A flutuação de pressão depende da diferença entre os deslocamentos de pontos vizinhos do meio.
Para uma dada amplitude, ondas com comprimento de onda λ curtos (valores elevados do número de onda K) apresentam variações de pressão maiores, porque os máximos e mínimos são comprimidos e se aproximam mais entre si.
Um valor de B elevado indica um meio menos compressível, ou seja, uma pressão mais elevada é necessária para produzir uma dada variação de volume.
O módulo de compressão é 1,42x105 Pa.
Percepções das ondas sonoras
Para uma dada frequência, quanto maior for a amplitude da pressão de uma onda sonora senoidal, mais elevada será a intensidade sonora.
A frequência de uma onda sonora é o fator principal que determina a altura de um som, a qualidade que nos permite distinguir um som “agudo” de um som “grave”.
Dois tons produzidos por instrumentos diferentes podem ter a mesma frequência fundamental (e, portanto, a mesma altura), porém são percebidas de maneiras diferentes dos diversos harmônicos. Essa diferença, conhecida como timbre.
f= 233 Hz
f= 523 Hz
Clarineta
Flauta doce
16.3 Intensidade do som
A taxa temporal média com a qual a energia é transportada, por unidade de área, através de uma superfície perpendicular à direção de propagação da onda sonora é chamada de intensidade (I).
Intensidade=Potência/área
Potência=Força x velocidade
Pressão=Força/área
Geralmente é mais útil expressar I em termos da amplitude de pressão Pmáx.
A escala decibel
Como o ouvido é sensível a um intervalo de intensidade muito grande, geralmente se adota uma escala logarítmica para as intensidades.
I0=10-12 W/m2 (Intensidade de referência, perto do limiar da audição humana de 1000 Hz)
Um decibel é uma fração igual a 1/10 do bel.