Objetivos:
• Caracterizar o fenômeno reverberação.
• Diferenciar os fenômenos: eco, reverberação e ressonância.
• Entender como e indicar exemplos práticos para alterar o tempo de reverberação.
O som é um fenômeno ondulatório e pode sofrer reflexão, refração, absorção, interferência, difração e também produzir ressonância. Ao encontrar uma superfície, parte da energia sonora é refletida, parte é absorvida e parte é transmitida, ou seja, atravessa a superfície. Quanto mais lisa é esta superfície, maior é o grau de reflexão e quanto mais porosa, maior o grau de absorção. Para que um melhor resultado sonoro seja obtido, são importantes: o estudo minucioso dos materiais, sua distribuição espacial na sala e suas dimensões.
O eco e a reverberação
O ouvido humano só é capaz de distinguir sons sucessivos se entre eles houver um intervalo mínimo de 0,1 s. Então, quando um som é emitido sobre um anteparo, só percebemos distintamente a sua reflexão se a distância entre a fonte e o anteparo for de, no mínimo, 17 m (isto porque a velocidade do som no ar é de aproximadamente 340 m/s, ou seja, em 0,1 s a onda sonora percorre 34 m, 17 m de ida e 17 m de volta). Essa reflexão ouvida distintamente constitui o eco.
Porém, quando o som é emitido dentro de um ambiente fechado, ele pode ser ouvido mesmo depois da fonte sonora ter parado de emiti-lo. Isto é devido às diversas reflexões que o som sofre nas paredes da sala e nos objetos que estão dentro dela. Estas reflexões não podem constituir o eco, por conta da distância mínima de 17 m, então, dizemos que ocorreu uma reverberação. Esse fenômeno gera uma sensação de
prolongamento do som. O tempo de reverberação é definido como o tempo que o som leva para decair 60 dB após o desligamento da fonte. Na prática, é aproximadamente o tempo que o som persiste no ambiente após a fonte cessar sua emissão. Tempos de reverberação muito longos podem levar a sons confusos e pouco inteligíveis, enquanto que, tempos de reverberação muito curtos levam a sons extremamente desarticulados e “sem vida”. Existem valores ideais deste parâmetro para diferentes ambientes, onde é levada em conta a principal atividade que será desenvolvida.
Representação do som ouvido direto e as reflexões que constituem a reverberação.
A ressonância
Quando uma onda interage com um sistema de forma que altere a amplitude de oscilação natural deste, dizemos que ocorreu ressonância. Esta alteração é dada devido à absorção da energia contida na onda pelo sistema. À frequência de oscilação natural de um sistema é dado o nome de frequência de ressonância.
Material:
• Um oscilador de áudio com ajuste das frequências e nível de amplitude independentes, com saída de 10 Wrms para alto-falantes e frequencímetro digital.
Montagem e procedimento:
1. Com o oscilador desligado, ligue o alto-falante aos bornes de saída do oscilador 1, localizados no painel traseiro do equipamento. Atente para a polaridade do alto-falante (cores: vermelha e preta).
2. Certifique-se de que o controle do volume do oscilador está no mínimo e ligue a chave geral e a chave do oscilador 1.
3. Selecione a faixa de frequências F1.
4. Ajuste a frequência para algo em torno de 560 Hz, utilizando o controle “Faixa 1” e observando o mostrador do frequencímetro, localizado no painel dianteiro do equipamento.
5. Ajuste o volume do oscilador a fim de se obter a melhor e mais cômoda intensidade auditiva para o grupo de trabalho.
6. Gire o alto-falante contra a parede ou o teto da sala. Questões:
1. O que acontece com as ondas sonoras emitidas pelo alto-falante ao encontrar anteparos como o teto ou as paredes?
2. O que podemos observar quando desligamos subitamente o canal do gerador? Como é chamado o fenômeno constatado? Cite uma situação cotidiana em que o mesmo fenômeno é observado.
3. A intensidade do fenômeno observado seria a mesma se o ambiente possuísse estofados, forrações e cortinas? Por quê?
4. O que é tempo de reverberação? Quais são as vantagens e as desvantagens de um tempo de reverberação longo ou curto demais numa sala de reuniões?
5. Em cada caso abaixo, ligue o gerador e desligue-o subitamente. Observe o que acontece e compare as várias situações.
5.1. Selecione a faixa de frequências F1 e, com o controle “Faixa 1”, ajuste a frequência para 380 Hz.
5.2. Selecione a faixa de frequências F1 e, com o controle “Faixa 1”, ajuste a frequência para 440 Hz.
5.3. Selecione a faixa de frequências F2 e, com o controle “Faixa 2”, ajuste a frequência para 630 Hz.
5.4. Selecione a faixa de frequências F2 e, com o controle “Faixa 2”, ajuste a frequência para 940 Hz.
5.5. Selecione a faixa de frequências F3 e, com o controle “Faixa 3”, ajuste a frequência para 2500 Hz.
5.6. Selecione a faixa de frequências F3 e, com o controle “Faixa 3”, ajuste a frequência para 3100 Hz.
6. Estabeleça a(s) diferença(s) entre eco e reverberação.
7. Selecione a faixa de frequências F1 e, com o controle “Faixa 1”, ajuste a frequência para 440 Hz. Em seguida, coloque um diapasão que produza a mesma frequência (Lá3 ou Lá fundamental) em frente ao alto-falante. Ligue o gerador, espere em torno de 5 segundos e desligue-o. O que podemos observar? Como é chamado o fenômeno constatado? Estabeleça a(s) diferença(s) entre este fenômeno e a reverberação.
8. Passeie pela sala e descreva os efeitos audíveis observados em diferentes pontos da mesma.
BATIMENTOS
Introdução
O batimento é um fenômeno físico resultante da soma de duas ondas de frequências próximas. Ondas que ocorrem no mesmo espaço ao mesmo tempo se somam, ou seja, em cada ponto as elongações das ondas se somam e a diferença de fase entre as duas ondas interfere diretamente no resultado dessa soma. Este fenômeno é conhecido como interferência. A interferência entre duas ondas de frequências próximas gera uma onda resultante que possui frequência igual à média aritmética entre as frequências das duas ondas e uma variação periódica na amplitude desta onda resultante. Essa variação (batimento) ocorre com frequência igual à diferença entre as frequências das ondas. Se esta diferença ultrapassar 20 Hz, o ouvido humano não distingue mais um batimento do outro. Cada batimento se torna uma vibração que, em conjunto, compõe um som audível. O resultado disso é um ruído muitas vezes desagradável.
• Observar e identificar experimentalmente o som resultante de uma soma de duas ondas de frequências próximas, o fenômeno chamado batimento;
• Determinar experimentalmente a frequência do batimento a partir da medida do período;
• Calcular quantos períodos um som realiza a mais que o outro no intervalo de tempo de um batimento;
• Determinar qualitativamente a relação entre a frequência do batimento e a distância entre as frequências dos sons tocados.
Material:
• Um oscilador de áudio com dois canais com alto-falantes independentes e frequencímetro digital.
• Um cronômetro. Procedimentos:
1. Coloque os alto-falantes de frente um para o outro. 2. Ligue a chave geral.
3. Selecione os dois canais para a faixa F1 de frequências. 4. Selecione o frequencímetro para o oscilador 1.
5. Escolha arbitrariamente uma frequência (f1) para o oscilador 1. Registre este valor, ele permanecerá fixo.
6. Ligue o oscilador 1 e ajuste um nível de intensidade agradável. 7. Selecione o frequencímetro para o oscilador 2.
8. Ligue o oscilador 2 e varie sua frequência gradativamente em torno da frequência registrada do oscilador 1 (varie em torno de 10 Hz para cima e para baixo de f1 ). Tente se aproximar bem lentamente de f1, observando com clareza o que acontece na aproximação, no instante em que f2 se iguala a f1, e quando f2 ultrapassa f1, no afastamento.
10. Meça com o cronômetro o período do batimento (para uma melhor precisão, observe o tempo de 30 oscilações e divida o valor obtido). 11. Calcule a frequência do batimento.
12. Com os dados obtidos complete a tabela a seguir:
f1 f2 fbatim T1 T2 Tbatim
Questões:
1. Descreva com suas palavras o observado no procedimento 8. O que acontece quando a diferença entre as frequências f1 e f2 diminui? E quando aumenta? 2. Compare sua frequência do batimento obtida experimentalmente com a esperada
pela teoria.
3. Considerando que o período do batimento está relacionado aos períodos das ondas componentes pela relação:
a. Tbatim = n1 · T1 e Tbatim = n2 · T2
Determine n1 e n2 e, comparando seus dados, verifique a validade da seguinte afirmação: “Entre dois batimentos um dos sons componentes realiza um período (ou uma oscilação) a mais que o outro”. Demonstre que n2 - n1 = 1.
4. Como você faria para afinar um instrumento em comparação com outro que lhe serviria de referência?