Introdução à Acústica: Ondas Sonoras e Características do Som

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ESTUDO POPULAR
Prof. André Nascimento
UNIDADE I: Acústica
Acústica: é o ramo da física associado ao estudo do som. 
Som: O som é uma onda do tipo mecânica, pois precisa de um meio para propagar-se, e é tridimensional, já que pode ser percebida em todas as direções.
Onda sonora: 
Frequência de som: é o número de ciclos de uma onda sonora, por segundo. A unidade de medida é o hertz(Hz) e a frequência do som aumenta, na medida que o número de ciclos por segundo aumenta. As vibrações entre 20 e 20.000 ciclos, por segundo, são consideradas como som de uma pessoa com saúde normal. Sons agudos são os emitidos por uma flauta ou o canto de um pássaro. E os sons graves são àqueles produzidos por fortes trovoadas distantes ou sons de uma guitarra.
Intensidade do som: é a qualidade que nos permite caracterizar se um som é forte ou fraco e depende da energia que a onda sonora transfere.
Decibéis (dB)
Os termos dB (decibéis) e escala de decibéis  são usados mundialmente para medir o nível de som. A escala de decibéis é uma escala logarítima, em que a duplicaҫão da pressão do som corresponde a 6 decibéis no aumento de nível.
É importante entender que o termo dB pode ter diferentes significados e não tem um uma unidade fixa como as relacionadas a voltagem, metro e afins. A unidade de dB vai depender do contexto em que ela é utilizada.
Exemplos de diferentes intensidades de som expressas em dB(HL), ou seja, em decibéis de nível do som:
· 180 dB: Decolagem de foguete
· 140 dB: Motor à jato em movimento
· 120 dB: Banda de rock
· 110 dB: Trovoadas altas
· 90 dB: Tráfego urbano
· 80 dB: rádio no volume  bem alto
As características do som
O som é caracterizado por três qualidades que dependem da sensação que temos quando o ouvimos, são elas: altura, intensidade e o timbre. Veja um pouco mais sobre cada uma delas:
· Altura: é uma propriedade relacionada com a frequência e que nos permite classificar o som como agudo ou grave. Quanto maior a frequência, mais agudo é o som; e quanto menor for a frequência, mais grave é o som.
Sons Musicais e Ruídos 
Quanto ao efeito sobre o ouvido, os sons são classificados em sons musicais e ruídos. Subjetivamente esta classificação deixa muito a desejar, pois há quem (muito propriamente) considere o rock'n rol um ruído e outros (mais desprovidos de sensibilidade) um som musical.
Fisicamente, entende-se por som musical ao resultado da superposição de ondas sonoras periódicas ou aproximadamente periódicas; ruídos correspondem a ondas sonoras não-periódicas e breves, que mudam imprevisivelmente de características. O som musical pode ser simples, quando corresponde a uma única onda harmônica e composto quando compõe-se de duas ou mais ondas harmônicas.
Exemplos
1. Uma fonte de ondas sonoras está imersa em água, emitindo ondas a uma frequência de 740 Hz. Sabendo que o comprimento de onda das ondas produzidas pela fonte é de 200 cm, determine a velocidade de propagação das ondas sonoras na água. Resp. 1480 m/s
V = λ·f
Como 200 cm equivale a  2 metros,
V = 2·740
V = 1480 m/s
2. No ar, sob condições normais de temperatura e pressão, uma fonte sonora emite um som cujo comprimento de onda é de 25 cm. Qual será a frequência do som emitida se velocidade de propagação do som n o ar é de 340 m/s.
V = λ·f
340 = 0,25 . f
F = 340 = 1360 HZ
 0,25
Exercícios
1. Qual a frequência das ondas sonoras que, num determinado meio, apresentam velocidade de propagação de 5000 m/s e comprimento de onda de 20 m?
2. Uma onda harmônica de frequência f = 40 Hz propaga-se em uma corda esticada. Sabendo que o comprimento de onda é λ = 2,0 m, calcule a velocidade de propagação da onda.
3. Uma onda tem frequência de 20Hz e se propaga com velocidade de 400m/s. Qual o seu comprimento de onda?
4. Qual a diferença entre infrassom e ultrassom?
5. Analisando a seguintes notas.
6. Dó = 264 Ré 297 sol 396
a) Explique qual nota é mais alta e qual é mais baixa.
b) Qual nota é mais grave e qual é mais aguda?
7. Explique a diferença entre altura e intensidade de um som.
8. Uma onda harmônica de frequência 550 Hz propaga-se em uma corda esticada. Sabendo que o comprimento de onda é 0,02 m, calcule a velocidade de propagação dessa onda.
9. Um músico estava tocando seu instrumento e emitiu uma nota cujo comprimento de ondas era de 1,72 m. Sabendo que a velocidade do som no ar é de aproximadamente 340 m/s, qual nota o músico tocou?
Dados: Dó = 132 HZ Ré 148,5 HZ sol 198 HZ