Aula 8-69: O som e suas qualidades fisiológicas

Som

Chamamos de som as ondas mecânicas capazes de sensibilizarem o tímpano humano (normalmente o tímpano humano é capaz de detectar ondas que estão entre 20 e 20'000 Hz). Ao perturbarmos o ar, provocando sucessivas variações de pressão numa determinada região do espaço, estaremos criando ondas mecânicas. Estas ondas mecânicas podem eventualmente atingir e fazer vibrar o nosso tímpano. Assim como ocorre com a luz, em que só ondas eletromagnéticas compreendidas dentro uma faixa especifica de frequência de vibração são capazes de sensibilizar a retina, ocorre também com o som.

Diferentes seres vivos ouvem em diferentes faixas de frequência (os dados abaixo informam valores aproximados):

As ondas sonoras, bem como as demais ondas longitudinais, podem ser representadas através de um diagrama de onda, de forma muito parecida com a representação das ondas transversais:

Velocidade do som

O som, sendo onda mecânica, que se propaga em meios materiais, terá sua velocidade maior quanto mais próximas estiverem as partículas que compõe o meio:

Embora a distância média entre as partículas constituintes do meio aumente com o aumento da temperatura, a velocidade do som aumenta na medida em que a temperatura aumenta. Isso é justificado pelo fato de que as partículas também se agitam mais e tal agitamento facilita a propagação da onda, compensando o elevado distanciamento provocado pelo aumento de temperatura.

Reflexão do som

O som, como qualquer onda, pode sofrer o fenômeno da reflexão. Quando falamos, emitimos ondas sonoras que, certamente, refletirão em objetos quaisquer e retornarão a afetar o nosso tímpano, no entanto, nosso cérebro é incapaz de distinguir a onda emitida da refletida se esta onda voltar dentro de um intervalo de até aproximadamente 0,1 segundo.

• Reforço sonoro: Denominamos reforço sonoro o fenômeno da reflexão quando a onda refletida retorna dentro de no máximo 0,1 segundo. Quando ocorre o reforço sonoro, a onda refletida é indiferenciável da onda emitida.

• Reverberação: Chamamos de reverberação o fenômeno da reflexão quando a onda refletida retorna com um atraso de aproximadamente 0,1 segundo. A onda refletida mistura-se com a onda emitida, tornando-se levemente distinguivel desta. Nosso cérebro percebe este fenômeno de moda a inteprertar este som atípicamente, causando-nos um certo estranhamento.

• Eco: Chamamos de eco o fenômeno da reflexão quando a onda refletida retorna com um atraso consideravelmente maior que 0,1 segundo. A onda refletida é distinguida da emitida pelo nosso cérebro gerando-nos a impressão de ser uma outra onda sonora.

Qualidades fisiológicas do som

O som é uma onda mecânica, e como tal possui características como amplitude, comprimento de onda, frequência e padrões de repetição. As ondas, ao sensibilizar nosso tímpano, o sensibilizam de diferentes modos de acordo com estas características. A estas características damos o nome de qualidades fisiológicas do som.

• Intensidade (volume do som [I])

  Esta qualidade fisiológica está correlacionada a amplitude de onda. Quando uma onda de elevada amplitude sensibiliza o nosso tímpano, esta informação é convertida ao nosso cérebro como sendo um som que comumente o caracterizamos como “som alto”, ou, em caso de uma onda de pequena amplitude, de “som baixo” (atenção, em física não devemos chamar esta qualidade de “altura”, tampouco devemos nos referir a ela como “alta” ou “baixa”, e, sim, de “intensidade forte” ou “intensidade fraca”)		⚛ Forte intensidade ("volume alto"): som de elevada amplitude; ⚛ Fraca intensidade ("volume baixo"): som de pequena amplitude.

  
  
  
  

  Uma fonte emissora de som emitirá estas ondas com uma dada potência, as ondas então percorrerão o espaço e, à medida que se distânciam da fonte, perdem energia, intensidade. Podemos encontrar o valor desta intensidade por meio da razão entre potência de emissão e a área varrida por estas ondas. Como elas propagam-se numa expanção esférica, a área que nos importa é a área deste objeto geométrico A unidade de medida para intensidade no sistema internacional é o:

  
  

  ◦ Menor intensidade audível (limiar da audição): I₀ = 10^-12 W/m²

  ◦ Maior intensidade suportável (limiar da dor): I_M = 1 W/m²

  
  
  

  ➔ NÍVEL DE INTENSIDADE SONORA(N)/ESCALA DECÍBEL

  
  

  A diferença de intensidade sonora que há entre o som mais o e menos expressivo que o ser humano pode perceber é abismal. Com efeito, manipular estes valores em seu estado-bruto pode ser deveras inconveniente. Daí redundou a criação de uma unidade de medida que visa simplificar estes valores que são, muitas vezes, demasiadamente pequenos, repletos de casas decimais. Esta unidade de medida é o Bel (B), ou então, seu divisor, o decibel (dB = B/10)

  Imaginem que a intensidade a qual desejamos medir seja 10'000 vez mais intensa que a intensidade mínima que o aparelho auditivo humano pode captar (I = 10³.I₀); esta intensidade será, então, em Bels, igual ao valor do expoente da base 10 da expressão. Como podemos agora perceber, a unidade de medida Bel é uma unidade relativa, que tem por referência a menor intensidade sonora que o ouvido humano pode notar; assim sendo, quando medimos a intensidade através desta ferramenta, chamamos ela de nível de intensidade sonora (N). Veja a tabela a baixo e estude o raciocínio que fundamenta a unidade de medida

  
  

  

  	Podemos aplicar a seguinte formula para chegarmos ao nível de intensidade sonora em decibels

• Altura sonora:

  É a qualidade sonora que está relacionada com a frequência da onda. Costumamos caracterizar como sons agudos a sensação auditiva provocada por ondas de elevadas frequências e de sons graves os sons de pequena frequência. ⚛ Agudo: som de elevada frequência; ⚛ Grave: som de pequena frequência.

  ➔ CÁLCULO DA ALTURA SONORA:

  Para isso, podemos usar a equação fundamental da ondulatória:

  

  A unidade de medida para frequência no sistema internacional é o Hz (hertz).

  
  
  

  ➔ NOTAS MÚSICAIS:

  Para evitarmos nos referirmos a sons mais agudos e mais graves através de números (que seria algo pouco prático em teoria musical) o ser humano atribuiu nomes a uma frequência sonora (Lá) e outras que, de algum modo, derivam-se desta.

  

  
  

  Notas reproduzíveis por tipo de instrumento

  

• Timbre:

  É a qualidade sonora que está correlacionada ao formato da onda. Esta é a característica percebida que nos permite diferenciar um som emitido como sendo oriundo de uma fonte ou de outra.