Som

 Nota: Para outros significados, veja Som (desambiguação).

Som
Onda
Amplitude
Fase
Frente de onda
Frequência fundamental
Harmônica
Frequência
Hertz
Altura tonal
Oitava
Velocidade do som
Efeito Doppler

Som é a propagação de uma frente de compressão mecânica ou onda mecânica; é uma onda longitudinal, que se propaga de forma circuncêntrica, apenas em meios materiais (que têm massa e elasticidade), como os sólidos, líquidos ou gasosos.

Os sons naturais são, na sua maior parte, combinações de sinais, mas um som puro monotónico, representado por uma senóide pura, possui uma velocidade de oscilação ou frequência que se mede em hertz (Hz) e uma amplitude ou energia que se mede em decibéis. Os sons audíveis pelo ouvido humano têm uma frequência entre 20 Hz e 20.000 Hz. Abaixo e acima desta faixa estão infrassom e ultrassom, respectivamente.

Seres humanos e vários animais percebem sons com o sentido da audição, com seus dois ouvidos, o que permite saber a distância e posição da fonte sonora: a chamada audição estereofônica. Muitos sons de baixa frequência também podem ser sentidos por outras partes do corpo e pesquisas revelam que elefantes se comunicam através de infra-sons.

Os sons são usados de várias maneiras, muito especialmente para comunicação através da fala ou, por exemplo, música. A percepção do som também pode ser usada para adquirir informações sobre o ambiente em propriedades como características espaciais (forma, topografia) e presença de outros animais ou objetos. Por exemplo, morcegos, baleias e golfinhos usam a ecolocalização para voar e nadar por entre obstáculos e caçar suas presas. Navios e submarinos usam o sonar; seres humanos recebem e usam informações espaciais percebidas em sons. Outra aplicação importante das ondas sonoras é a visualização de tecidos do corpo: ultrassonografia. Através do eco produzido pelas ondas nos órgãos, é possível analisar as propriedades mecânicas dos tecidos e reproduzi-las em imagens em escala de cinza. A sonoquímica é um método que usa ultrassons a fim de gerar cavitação acústica para iniciar ou acelerar reações químicas.

Percepção dos sons

Esquema representando a audição humana. (Azul: ondas sonoras; Vermelho: tímpano; Amarelo: cóclea; Verde: Células receptoras de som; Púrpura: espectro de frequências da resposta da audição; Laranja: Potencial de ação do nervo.

O som é provocado pela percepção do sistema auditivo da variação da pressão atmosférica ambiente. A menor variação que o aparelho auditivo humano pode detectar é da ordem de 2 x 10⁵ Pa, a qual denomina-se limiar de audibilidade. O limiar da dor, por outro lado, corresponde à variação da pressão em 60 Pa. No entanto, esta variação deve ocorrer em forma de ciclos para que seja percebida.

O aparelho auditivo humano é capaz de determinar variações de pressão que duram entre 50 microssegundos e 50 milissegundos. Desta forma, se o período das oscilações estiver neste intervalo e a variação de pressão estiver acima do limiar de audibilidade, perceber-se-á o som. Sendo assim, a frequência mínima audível é de 20Hz, enquanto a frequência máxima chega a 20 000Hz. Sons cuja frequência situa-se acima de 20kHz são denominados ultrassons, enquanto que aqueles abaixo de 20Hz são infrassons.

Para os humanos, a audição é normalmente limitada por frequências entre 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz), embora estes limites não sejam absolutos. O limite maior normalmente decresce com a idade. Outras espécies têm diferentes níveis de audição. Por exemplo, os cães conseguem perceber vibrações mais altas que 20.000 Hz. Como um sinal percebido por um dos sentidos, o som é usado por muitas espécies para detectar o perigo, orientação, caça e comunicação. A atmosfera da Terra, a água e virtualmente todos os fenômenos físicos, como o fogo, a chuva, o vento, as ondas ou os terremotos produzem sons únicos. Muitas espécies, como os sapos, os pássaros, mamíferos terrestres e aquáticos foram, também, desenvolvendo órgãos especiais para produzir som. Em algumas espécies, estes evoluíram para produzir o canto e a fala.

Propagação do som

O som pode ser descrito através de uma sequência de ondas sonoras, que são ondas de deslocamento, densidade e pressão que se propagam pelos meios compressíveis. Quando uma onda sonora se propaga através de qualquer gás, ocorrem várias compressões e rarefações de pequenos volumes do gás. Através da análise de quanto um elemento do gás modifica o seu volume e sua densidade, é possível determinar a velocidade da onda sonora naquele meio:

$v={\sqrt {\frac {B}{\rho }}},$

onde, Β é o módulo da elasticidade volumar e ρ é a densidade do meio. Essas variações de pressão e densidade dão origem ao transporte de energia característico de uma onda.

Cada elemento do ar, quando recebe uma onda sonora, oscila para a esquerda e para a direita, executando um movimento harmônico simples em todo de sua posição de equilíbrio. Pode-se expressar o deslocamento como uma função senoidal, como, por exemplo, cosseno:

$s=sm.cos(kx-{\omega }t),$

em que sm é amplitude de deslocamento (deslocamento máximo da partícula de ar), k é o número de onda angular e ω é a frequência angular. Conforme a onda se propaga, a pressão do ar diminui em cada ponto com o tempo e essa variação é dada pela equação:

${\Delta }p={\Delta }pm.sen(kx-{\omega }t),$

em que {\Delta}pm é:

${\Delta }pm=(v.{\rho }.{\omega }).sm,$

sendo v=velocidade do som e ${\rho }=$ densidade do meio

Tecnologia sonora

Esquema representando duas ondas sonoras de diferentes frequências.

O advento da tecnologia e principalmente da eletrônica permitiu o desenvolvimento de armazenamento de áudio e aparelhos de som para gravação e reprodução de áudio, principalmente música.

São exemplos de fontes ou mídias o MP3, CD, o LP ou Disco de vinil e a cassete. Alguns dos aparelhos que reproduzem essas mídias, são o toca-discos e o gravador cassete.

Desde seus primórdios, com a invenção do fonógrafo, essa reprodução eletrônica do áudio evoluiu até atingir seu auge na alta fidelidade, que faz uso da estereofonia.

Instrumentos musicais: Cada instrumento produz as notas com timbres diferentes. As vibrações são criadas por toque ou sopro e cada instrumento tem o seu ressoador que amplifica os sons audíveis. A produção de notas variadas se dá devido à formação e intensificação de diferentes harmônicos. Em alguns instrumentos, os harmônicos que se formam são os mesmos, porém, com amplitudes diferentes. Ex: no piano quem gera o som é a corda e quem ressoa é a caixa de ressonância.

Ver também

• Alta fidelidade
• Aparelho de som
• Baleia
• Binaural
• Decibel
• Desenho de som
• Eco
• Ecolocalização
• Estereofonia
• Golfinho
• Meios de propagação
• Morcego
• Música
• Pressão sonora
• Radar
• Som automotivo
• Sonar
• Sonoluminescência
• Sonoplastia
• Velocidade do som

Bibliografia

• Bistafa, Sylvio R. (2006). Acústica aplicada ao controle de ruído. São Paulo: Edgard Blücher. ISBN 978-85-212-0376-6 

Ligações externas

• Buscasons - Biblioteca de sons
• HyperPhysics: Sound and Hearing