Depende de onde o som está se propagando, sua velocidade será dife- rente. Cada material apresenta propriedades físicas diferentes (densidade, calor específico, propriedades ópticas etc.), e tem suas moléculas ligadas de formas diferentes, com ligações químicas mais fracas ou mais fortes. Então, por cada um destes materiais o som se propagará com velocidades diferentes. Sendo assim, a velocidade do som geralmente é maior nos materiais sólidos, dependendo da sua ligação química, menor nos líquidos e menor ainda nos gases.
Todos estes materiais ainda têm um outro problema: a temperatura influi muito na velocidade do som. Como num aumento de temperatura todas as substâncias aumentam de volume, o que chamamos de dilatação térmica. Com esta dilatação a densidade do material diminui, aumentando a velocidade do som nestes materiais. Podemos dizer que para um mesmo material, se a sua densidade diminui, sua velocidade aumenta.
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Você já ob servou q ue num a t em p est ade nós enxergamos primeiro o relâmpago e depois de algum tempo ouvimos o t rovão? Por q ue isso acont ece? Você p od e estar pensando nas ve- locidades de p rop aga- ção da luz e do som para resp ond er a est a p er- gunt a, e cert am ent e já chegou a uma resposta: a luz é m ais rápida do que o som. Na verdade, a velocidade da luz é de cerca de 300.000 km/s e
a do som no ar é de331 m/ s. Já no ferro, p or exemplo, é de5.940 m/s.
Energia do som
Quando escutamos um som com volume muito alto, podemos ver que ele faz estremecer o chão, ou alguns objetos que estão próximos à fonte sonora. Isso acontece porque ele carrega uma certa energia, que está diretamente liga- da à potência da fonte e à distância que o objeto (ou o ouvido) está da fonte. Ou seja, quanto maior a distância, menor é a intensidade do som.
Fisicamente, podemos colocar a intensidade sonora como a energia por unidade de tempo que chega a uma certa área esférica, situada a uma distân- cia d da fonte sonora, medida em W/m2. Isso também pode ser aplicado à luz,
uma vez que ela também se comporta como uma onda.
Há um limite de intensidade sonora a qual podemos ouvir e um o qual podemos suportar. Nosso ouvido é um dos sensores do corpo humano que nos faz ter uma interação com o mundo em que vivemos, tão importante quanto os olhos ou o sistema nervoso, que nos faz sentir dor ou calor.
Mas, como é o ouvido por dentro? O que acontece nele para que nós possamos ouvir? Nosso ouvido é formado por três partes: o ouvido exter-
no, onde temos o canal auditivo, que vai desde o orifício da orelha até o tímpano, uma membrana fina que reveste a entrada do ouvido médio, parte
do ouvido que faz uma amplificação mecânica do som por meio dos três menores ossos do corpo humano: o martelo, ligado diretamente ao tímpano, seguido da bigorna e do estribo, que está diretamente ligado à janela oval, outra membrana que faz a ligação entre o ouvido intermediário e o ouvido
interno, onde existe um órgão que faz a tradução do som para o nervo audi- tivo, a cóclea, que transporta o som para o cérebro que faz a tradução desse
som para o que sentimos (Figura 6).Como a membrana do tímpano é extrema- mente fina e flexível, existe uma intensidade sonora mínima para a sua vibra- ção e, se a intensidade for muito grande, a energia da onda pode “rasgar” o tímpano, causando uma surdez, que pode ser permanente. Abaixo vai uma tabela que indica qual é a menor e a maior intensidade sonora que nosso ouvido pode captar:
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Para calcular a intensida- d e d o som q ue cheg a em um a d et erm inad a d ist ância, ut ilizam os a
Potência (P) da fonte so-
nora, medida em Watts (W) e a área total de uma
esfera, cujo raio é a dis- tância que se tem entre a font e sonora e quem escuta o som, que cha- mamos de d. Assim:
(III)
Figura 6
Mas, onde entram os tais “decibéis” que as casas noturnas não podem ultrapassar? Esta medida foi dada em homenagem ao inventor do telefone,
Alexander Graham Bell, e é chamada de Nível de Intensidade, denotada
pela letra grega b. Podemos ver que o menor nível de intensidade que nós podemos ouvir é de 0 dB e o máximo, sem que nossos ouvidos doam é de 150 dB. Esta medida depende da intensidade mínima que podemos ouvir (I0 =
10-12W/m2) e da intensidade do som no lugar que você está que, como já
vimos, depende da distância da fonte sonora.
UM
BANQUINHO, UM
VIOLÃO...
Quando escutamos uma pessoa tocando violão, muitas vezes ficamos abis- mados com a beleza do timbre do som que as cordas do violão têm. Veremos como as cordas do violão conseguem emitir estas notas musicais. Uma nota musical se difere da outra pelas freqüências com que as cordas vibram. Ou seja, dependendo do número de vezes que a corda vibra por segundo, o ar que está em volta da corda entra também em vibração e esta se propaga por ele, chegando até os nossos ouvidos.
As cordas de um instrumento musical têm espessuras diferentes, o que nos dá freqüên- cias diferentes ao tocá-las. As cordas mais grossas emitem um som mais grave, enquan- to que as mais finas, um som mais agudo (Fi- gura 7). Isso acontece porque, para um mes- mo comprimento estas cordas têm massas diferentes, o que influi na velocidade do som na corda, como vimos acima.
(Fuvest-SP) Considere uma corda de violão
com 50 cm de comprimento que está afinada para vibrar com uma freqüência fundamen- tal (n =1) de 500 Hz.
a) Qual é a velocidad de propagação da onda nesta corda?
b) Se o comprimento da corda for reduzido à metade, qual será a nova freqüência do som produzido? Mínimo de Audição Respiração normal Cochicho Conversação normal (a 1 m) Tráfego pesado Dentro do metrô
Show de Rock (Dor ao ouvir) Decolagem de avião a jato
10-12 10-11 10-9 10-6 10-5 10-3 10-0 10-3 0 10 30 60 70 90 120 150
Tipo de som Intensidade
(W/m2) Intensidade (dB)Nível de
Intensidades e níveis de intensidades audíveis
Em um instrum ento de corda, a freqüência do som (nota musical) pode ser determinada em ter- m os d as p rop ried ad es físicas da corda. Estas propriedades são o
comprimento da corda
(L), a velocidade que a onda se propaga na cor- da (V) e o m odo de vi-
bração da onda (n), que
indica a alt ura do som . Ou seja, quanto maior o
n, maior é a freqüência
d a not a m usical (m ais aguda ela é), o que, na m úsica, cham am os d e
oitavas. Assim:
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Para calcular em um a corda a velocidade do som, devemos levar em consideração a da t en- são na corda (T), que é a
força com a qual a corda é esticada, e a densidade linear de massa (m), que
se ob t ém d ivid ind o a m assa t ot al d a cord a pelo seu com prim ent o total. Assim, sua veloci- dade será dada por:
Figura 7
(V) (IV)
Sub st it uind o V p ela equação IV, tem os :
Além disso, podemos ver também que todo o instrumento de cordas acús- tico (violão, piano, harpa, cavaquinho, etc) tem uma caixa ligada no seu cor- po. Esta caixa chama-se caixa de ressonância e, sem ela, não conseguiríamos escutar as notas do violão no volume que as escutamos. Esta caixa amplifica o som que sai das cordas por meio de um fenômeno que se chama ressonân-
cia, onde a corda faz vibrar o ar dentro da caixa, aumentando assim o contato
com a caixa de ressonância, aumentando a vibração transmitida para o ar