Biofísica dos sons

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BIOFÍSICA DOS SONS
DRA FABIANA DA SILVEIRA BIANCHI PEREZ
DEFINIÇÕES
• ACÚSTICA: É a parte da física que estuda o som.
• SOM: é a sensação percebida pelo cérebro que se relaciona com a 
chegada ao ouvido de ondas de vibração mecânica.
• FONTE SONORA: todo sistema que emite som é uma fonte sonora.
O SOM
• Pode-se dizer que o som se propaga
nos ambiente materiais e elástico 
através de ondas.
• As ondas sonoras são vibrações sincronizadas das moléculas 
que constituem o meio, ao vibrarem em conjunto, elas criam 
em torno da fonte sonora regiões de alta e de baixa pressão.
ONDA LONGITUDINAL E ONDA TRANSVERSAL
• Essas variações de pressão se propagam no meio como uma onda
mecânica longitudinal.
• A onda sonora se diferencia da onda de luz porque nela a vibração
das moléculas do meio se faz na mesma direção em que se
propaga o som.
ONDA LONGITUDINAL E ONDA TRANSVERSAL
• A luz, é constituída por ondas que
vibram perpendicularmente á direção de
propagação do raio luminoso.
• Em virtude dessa característica, a onda
sonora é classificada com onda
longitudinal e a onda luminosa, como
onda transversal.
CORPO ELÁSTICO E CORPO PLÁSTICO
• CORPO ELÁSTICO
• Aquele que é capaz de recuperar a sua forma primitiva, 
após cessado o efeito que o deformou.
CORPO ELÁSTICO
• A propriedade que os corpos possuem de poder devolver a
energia acumulada durante uma deformação, após cessada a força
deformante, é chamada de resiliência.
• Sendo assim todos os corpos elásticos são resilientes.
CORPO PLÁSTICO
• Quando o esforço deformante é muito intenso, o limite de 
elasticidade do corpo pode ser ultrapassado.
• Nesse caso, ele adquire um deformação permanente e 
não mais retoma espontaneamente a sua forma primitiva, 
comportando-se assim, como um corpo plástico.
CORPO PLÁSTICO
• Os corpos plásticos vibram mal e, por isso, também 
conduzem mal os sons. 
CORPO ELÁSTICO E CORPO PLÁSTICO
• Não existem corpos elásticos perfeitos nem plásticos 
perfeitos.
• Não se deve confundir o conceito de elasticidade com o 
de extensibilidade que é a propriedade que se relaciona 
com a capacidade de os corpos serem estirados.
CORPO ELÁSTICO E CORPO PLÁSTICO
• Esses conceitos podem ser distinguidos no
comportamento mecânico dos objetos
abaixo:
• a borracha é elástica e extensível;
• O aço é elástico, mas pouco extensível;
• A goma-de-mascar é plástica e extensível.
ONDA SONORA
• Em um gráfico tempo o deslocamento (d) em
função do tempo (t), onde chama-se amplitude
(A) da onda sonora o maior deslocamento das
moléculas do meio em relação ao ponto médio
de vibração.
• O movimento completo, que inclui o
movimento de ida e volta á mesma posição
inicial, é chamada de ciclo.
ONDA SONORA
• Período (T) é a duração de um ciclo, e
o número de ciclos num determinado
intervalo de tempo chama-se de
frequência.
• Chama-se comprimento de onda (λ) a
distância entre os picos de duas fases
consecutivas e de mesmo sinal.
PROPAGAÇÃO DO SOM
• O som se propaga nos meios elásticos com uma velocidade que 
depende da natureza, da pressão e da temperatura de cada meio.
PROPAGAÇÃO DO SOM
• Um exemplo de como o som se
propaga é a o que acontece quando
deixamos cair uma pedra sobre a
agua, o choque da pedra produz
uma onda circular que se afasta
progressivamente do ponto de
impacto, mantendo, contudo, a sua
forma.
PROPAGAÇÃO DO SOM
• Ao vibrar, a fonte sonora produz um série de ondas de compressão-expansão
que se propagam no meio, perdendo, no entanto, intensidade ao longo do
percurso.
• A informação sonora, por ser transportada por uma onda mecânica formada
pela vibração das moléculas do meio, não se propaga no vácuo.
• Todavia, também como a luz, a onda sonora apresenta os fenômenos da
reflexão, refração e interferência.
RESSONÂNCIA
• Conceito:
• Quando um sistema elástico vibra por uma onda sonora, diz-se que
ele está em ressonância com o som. Para induzir vibração num
corpo a onda sonora deve possuir frequência e amplitude
adequadas.
IMPEDÂNCIA
• Todo sistema dotado de massa pode vibrar. Isto é, pode, sob determinada
condições, transformar-se numa fonte sonora.
• Quando se tenta fazer um corpo para que vibre, ele reage à alteração do seu
estado de equilíbrio em virtude da sua inércia.
• Ao vibrar, no entanto, surgem novos componentes resistivos que são
• O atrito entre o móvel e o meio.
• A elasticidade do meio vibrante.
RESSOADOR
• Quando um corpo vibra estimulado por uma onda sonora, diz-se que
ele está em ressonância com a fonte que produziu o som.
• Nessa situação, o sistema passa a ser também um emissor de sons e é
chamado de ressoador.
• A intensidade e qualidade dos sons emitidos pelos ressoadores
dependem das características intrínsecas do sistema ressonante
(elasticidade, densidade, etc.) e da geometria do ressoador.
TUBOS ACÚSTICOS
• Em um tubo acústico onde temos uma extremidade aberta e outra fechada. A
camada de moléculas que está em contato com a extremidade ocluída não
pode vibrar na direção longitudinal, pois não possui os graus de liberdade
necessários para executar o movimento.
TUBOS ACÚSTICOS
• Numa onda sonora, a região do espaço cujas moléculas não
vibram é chamada de nó.
• O inverso acontece na extremidade aberta, ali a amplitude da
vibração do ar é máxima e, nessa região, encontra-se o ventre da
onda.
TUBOS ACÚSTICOS
• No caso dos tubos acústico abertos, isto é, aqueles que têm ambas
as extremidades abertas, o perfil da onda fundamental
estacionária que se pode formar no seu interior difere daquele que
se forma nos tubos fechados.
• Nessa situação, o tubo acomoda metade do comprimento da onda
fundamental.
TUBOS ACÚSTICOS
• A traquéia é um exemplo de tubo acústico aberto e o conduto 
auditivo externo, de tubo acústico fechado.
• A faringe tem forma cônica, enquanto a boca pode assumir muitas 
formas, alargando, assim, o espectro de frequência com as quais 
pode ressoar.
QUALIDADES FISIOLÓGICAS DO SOM
• ALTURA: é a qualidade que permite que os sons possam ser classificados em graves (baixas 
frequências) e agudos (alta frequências).
• INTENSIDADE: é a qualidade que permite um som ser percebido a uma maior ou a uma menor 
distância da fonte sonora. Os sons podem ser classificados como fortes ou fracos, é proporcional 
ao quadrado da amplitude sonora, mais intensa quanto maior a superfície de vibração da fonte 
sonora, dependem da proximidade dos ressoadores pois reforçam a intensidades do som e pode 
ser alterado com o vento.
• TIMBRE: é a qualidade que diferencia dois sons de mesma altura e de mesma intensidade, mas 
que são produzidos por fontes sonoras diferentes.