Biofísica- Aula 3

Prévia do material em texto

Disciplina: Biofísica
Aula 03: Som e dimensões da onda sonora
Apresentação
Continuando o estudo da biofísica, iremos conhecer e principalmente entender, as características
físicas das ondas mecânicas e dos fenômenos ondulatórios, em especial das ondas sonoras. Tal
compreensão se faz necessária, pois as ondas mecânicas estão presentes no dia a dia dos seres
vivos e fazem parte da rotina do pro�ssional da área da saúde.
As ondas sonoras, além de serem importantes na comunicação dos seres vivos (audição),
permitiram avanços signi�cativos no diagnóstico por imagem e na terapêutica clínica.
As ondas sonoras possuem características distintas das ondas eletromagnéticas, enquanto as
ondas eletromagnéticas são somente transversais, as ondas sonoras podem ser transversais e
longitudinais. Por ser de natureza mecânica as ondas sonoras necessitam de um meio material
para se propagar, no entanto não se propagam no vácuo.
Objetivos
Conhecer as características físicas das ondas sonoras;
Diferenciar os fenômenos ondulatórios e entender o efeito Doppler;
Conhecer o intervalo audível humano e diferenciar de outros animais;
Reconhecer a importância das ondas sonoras na prática clínica dos pro�ssionais da área da
saúde.
Ondas
As ondas são movimentos oscilatórios que se propagam no meio material ou no espaço,
transportando energia sem transportar matéria.
Podemos classi�cá-las quanto à sua natureza, direção de propagação e perturbação.
Vejamos, primeiramente, a classi�cação quanto à natureza:
Mecânica
Resultam de perturbação em meios deformáveis ou materiais elásticos e transportam
apenas energia mecânica. Não se propagam no vácuo, apenas na matéria.
Exemplos:
Ondas em superfície líquida 
(ondas do mar) 
 
Ondas em cordas 
(geradas por instrumentos musicais)
Ondas sonoras 
(meio de comunicação de diversas
espécies de seres vivos)
Eletromagnética
Resultam de vibrações de cargas eletromagnéticas. Essas ondas se propagam no vácuo
e em alguns meios materiais.
Exemplos:
Ondas luminosas
Ondas de rádio e TV
Micro-ondas
Direção de propagação
Vejamos, agora, a classi�cação das ondas quanto à sua direção de propagação:
Unidimensionais
A energia se propaga linearmente em uma única dimensão, como em uma corda.
Bidimensionais
A energia se propaga super�cialmente em um plano, como na superfície da água.
Tridimensionais
A energia se propaga no espaço em todas as direções, como as ondas sonoras e
luminosas.
Perturbação
Por �m, vejamos a classi�cação da onda quanto à perturbação:
Longitudinais
Transversais
Longitudinais
Quando a perturbação é paralela à direção de propagação da onda, como nas ondas
sonoras.
Transversais
Quando a perturbação é perpendicular à direção de propagação da onda, como nas ondas
produzidas pelas cordas e ondas eletromagnéticas.
Ondas sonoras
São ondas de natureza mecânica, longitudinal, tridimensional e não se propagam no vácuo.
Podem viajar através de gases, líquidos e sólidos. No entanto, o vácuo é o melhor isolante
acústico.
Nas ondas longitudinais, a partícula e a onda oscilam na mesma direção de propagação. A
vibração do primeiro plano de partículas é transferida para o plano seguinte e daí por diante.
Dessa forma, todo o meio elástico vibra na mesma direção de propagação, existindo zonas de
compressão e de rarefação de partículas.

Atenção
Os pulsos ondulatórios são perturbações de extensão limitada, ou seja, têm princípio e �m.
Por exemplo, o barulho de um tiro é um pulso ondulatório acústico; um relâmpago de luz é um
pulso luminoso; uma onde de maré é um pulso ondulatório na água.
Em qualquer instante, somente uma região limitada do espaço estará perturbada;
Em qualquer ponto, o pulso leva um tempo limitado para passar;
Em qualquer instante ou posição, ele estará transmitindo movimento linear e energia.
Acústica
O estudo das ondas sonoras denomina-se Acústica.
O som é a impressão �siológica produzida pelas ondas sonoras que percorrem um meio elástico
e que satisfaz certas frequências e intensidade.
 Onda sonora (Fonte: https://goo.gl/FA4Dox
<https://goo.gl/FA4Dox> )
Para termos o fenômeno da sensação sonora, é necessário:
Um movimento vibratório de meio material, que pode ser sólido (corda), líquido (água) ou
gasoso (ar);
Um meio material elástico entre o corpo vibrante e a orelha.

Comentário
Os seres vivos captam e emitem sons, desde insetos até humanos, para esses seres, o som
é um importante agente de informação e comunicação.
Diferente de outros animais, a faixa de frequências de sons audíveis para o ser humano está
entre 20 e 20.000 Hz. No entanto, pode variar de pessoa para pessoa, pois o limite superior
da audição humana declina com o envelhecimento, o que chamamos de Presbiacusia.
Não temos a capacidade de perceber sons com frequências muito baixas – abaixo de 20 Hz
(infrassom), ou frequências muito altas – acima de 20.000 Hz (ultrassom).
Qualidades �siológicas
A audição é um dos cinco sentidos do ser humano e, para que uma pessoa escute, uma gama
considerável de eventos precisa acontecer: um som audível deve ser produzido, deve haver um
meio para se propagar e que atinja o aparelho auditivo, este deve funcionar e transmitir
informações do som (frequência, amplitude, timbre) para o nervo auditivo.
Este último, por sua vez, deve conduzir tais informações, via células auditivas, para o encéfalo,
que interpretará o som. É um longo caminho que perpassa muitos fenômenos físicos (cf. RUI,
2007).
Os sons distinguem-se uns dos outros pelas seguintes qualidades �siológicas:
Altura ou tom do som
Relaciona-se somente à frequência da onda sonora, as baixas frequências são percebidas como
sons graves e as mais altas como sons agudos.
Timbre
Depende dos harmônicos associados ao som fundamental.
Intensidade
Está ligada à amplitude das vibrações da onda sonora.
Atividade
1) Onda é uma denominação que se aplica a todo fenômeno físico em que ocorre
propagação de ___________________sem a correspondente propagação de__________________.
 a) movimento – matéria
 b) matéria – energia
 c) energia – calor
 d) energia - matéria(E) luz – som
2) Uma onda mecânica ou eletromagnética é uma perturbação que se propaga em um certo
meio, a propagação de ondas envolvem sempre:
 a) aumento de energia
 b) transporte de matéria
 c) transporte de matéria e energia
 d) transporte de energia
 e) perda de energia devida ao transporte de matéria
Referências
RODAS DURÁN, José Enrique. Biofísica: fundamentos e aplicações. São Paulo: Pearson, 2010.
318 p.
MOURÃO JÚNIOR, Carlos Alberto; ABRAMOV, Dimitri Marques. Curso de Biofísica. Rio de Janeiro:
Guabanabara Koogan, 2010. 242p.
HENEINE, Ibrahim Felippe. Biofísica Básica. São Paulo: Atheneu, 2002.
OLIVEIRA, Jarbas Rodrigues de; WÄCHTER, Paulo Harald; AZAMBUJA, Alan Arrieira. Biofísica:
para ciências biomédicas. 2. ed. Porto Alegre: EDIPUCRS, 2004. 313P.
PASSOS E. C. Comportamento ótico do olho humano e suas ametropias. Caderno de Física da
UEFS, v. 06 (01 e 02): p. 7-18, 2008.
RUI, Laura Rita. A física na audição humana. Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em
Ensino de Física, UFRGS: Porto Alegre, 2007.
Próximos Passos
• Mecanismo da audição.
• Órgão auditivo do corpo humano e a relação entre audição e equilíbrio.
• Principais distúrbios do sistema auditivo e vestibular.
Explore mais
Pesquise na internet sites, vídeos e artigos relacionados ao conteúdo visto.
Em caso de dúvidas, converse com seu professor online por meio dos recursos disponíveis no
ambiente de aprendizagem.