Acústica: estudo do som | Qualidades sonoras

Olá queridos Estudante eu sou professor Douglas Gomes e venho trazer física para você o tema de agora vai ser introdução acústica o estudo do som nós vamos tentar fazer isso da maneira mais objetiva mais para que você entenda o que está acontecendo se você curte essa iniciativa deixa já o seu joinha quer ver mais vídeos como esse se inscreve aqui no canal e Ative o sino das notificações para receber aviso quando tiver vídeo novo quero aprender física comigo no curso feito especialmente para você acesse meu site professor Douglas gomes.com Então vem comigo para gente aprender

mas essa ondas envolvem vibração de Algum objeto no caso da onda sonora quem vibra é o ar mas como é que a gente faz para o ar vibrar aqui no caso eu desenhei um alto-falante em observa ele fica sempre vibrando para frente e para trás na hora que você coloca para trocar faz aquele tum tum tum no que ele vibra para frente ele cria zonas onde o ar fica comprimido ele comprime o ar quando ele vai para trás ele torna o ar rarefeito então isso daqui seria a onda sonora Se a gente pudesse ver o

ar regiões onde a grande densidade onde há pouca densidade o que a gente costuma chamar de comprimento de onda é a distância entre duas zonas de compressão consecutivas que vai se repetindo aqui ou duas zonas de rarefação onde o ar está rarefeito mas a gente vai ficar aqui com as dores de compressão que fica mais simples agora você já notou que ninguém representa o som dessa forma eu vou te mostrar qual é o gráfico a representação mais comum para que a gente consiga não precisar ficar desenhando pontinhos é muito mais comum a gente ver esse

tipo de representação para uma onda sonora agora o que que esta representação significa Observe que nessa região você tem uma grande densidade do ar a gente representa Como varia a densidade do Ar ao longo dessa distância X ao longo desse espaço x aqui você tem um aumento da densidade porque a caixa de som comprimiu o ar já na hora que a caixa de som vai para trás ela torna o ar rarefeito é exatamente o que acontece nesse ponto aqui do desenho Então você vai ter compressão rarefação compressão rarefação e desta maneira fica até parecido com

uma onda em Corda então é muito comum esse tipo de representação Mas saiba é só uma representação agora vamos ver aquelas propriedades tradicionais velocidade comprimento de onda e frequência interessante notar que Toda Onda apresenta estas três características básicas chamadas características cinemáticas vejam nós não estamos falando agora de nenhuma causa só apenas do estudo do movimento o estudo do movimento sem se preocupar com suas causas é chamada cinemática a velocidade do som Ela depende do Meio em cada meio o som tem uma velocidade diferente no ar a temperatura média de 15 graus Celsius a velocidade dele

é de 340 metros por segundo se você for ver a velocidade do som em algum outro lugar vai dar um valor diferente na água por exemplo é cerca de 1.500 metros por segundo numa barra de ferro algo em torno de 5 mil metros por segundo então a velocidade depende do meio mas não dá no meio todas as ondas sonoras tem a mesma velocidade então Independente de se você vai gritar com mais intensidade menos intensidade se você vai gritar jogando a cabeça ou não a velocidade do som no Ar Vai ser 340 metros segundo a frequência

da onda a frequência com que as partículas vão se chacoalhar é a mesma frequência com que a fonte chacoalha então Quem determina a frequência que a onda vai ter é a fonte que a produziu Douglas e o comprimento de onda é consequência dessas duas coisas você deve ter memorizado que vê é igual a lambda F eu prefiro dizer que o lambda é V sobre f o v que depende do meio o f que depende da fonte que gerou a onda o lambda é consequência desses dois o tema de agora são as qualidades fisiológicas do Som

Como é que o nosso ouvido humano vai diferenciar um som de outro som existem três características básicas a altura intensidade timbre agora cuidado a altura não é volume aquilo que você fala ah o som tá muito alto na verdade você deveria dizer o som está muito intenso isso tem a ver com a nomenclatura utilizada na música e na física som alto significa som agudo se você tiver achando ruim a intensidade do som você tem que reclamar da intensidade do volume a gente também usa esse termo volume para a intensidade do sol e o último o

timbre vamos ver o que é cada uma dessas qualidades dessas características vem comigo nosso ouvido humano tem limitações nosso ouvido não capta qualquer frequência de vibração que se propague pelo ar a gente vai captar de 20 Hertz até 20 mil Hertz agora isso são valores médios Não posso garantir que todas as pessoas vão ter a mesma sensibilidade Eu por exemplo já não ouço mais sons de 20 mil Hertz a medida que a gente vai envelhecendo esses cabelos brancos vão a denunciando minha idade a medida que a gente envelhece o que que vai acontecer a gente

vai perdendo a sensibilidade aos sons mais Agudos então eu não ouço mais 20 mil Hertz mas uma criança é capaz de ouvir acerca de 16 mil Hertz 17 mil Hertz eu consigo ouvir mas 18 19 mil não consigo você na sua Juventude deve ser capaz um som de 20 Hertz é um som de menor frequência que o ser humano é capaz de ouvir então a gente ouve de 20 até 20 mil Hertz aqui aí vem aquela história Qual que é a sensação que eu tenho quando estou ouvindo ou outro som o som de 20 Hertz

é o som mais grave que a gente é capaz de ouvir é chamado o som baixo Pensa numa banda Qual é um instrumento que vai te dar os sons mais graves o baixo porque porque este nome foi dado para ele justamente pelo fato de ele tocar sons baixos não consumo Não confunda com som fraco certo então esse som grave é também chamado de som Grosso pessoal fala que este som grave aqui ele é o tal do som Grosso o som agudo é aquele som mais chamado alto não mais uma vez não confunda com a intensidade

eu estou falando de som agudo Agudo É o mesmo que alto certo então este som alto a gente costuma chamar de som fino aquele tal daquele som bem fininho então um som grave e os Agudo É mais ou menos isso daí o que muda de um para o outro a frequência mas Douglas e se a frequência for abaixo de 20 Hertz aí nós temos o infra-som E se for acima de 20 mil Hertz é outra som e o termo ultrassom você já ouviu quando foi fazer algum exame este ultrassom ele utiliza o som ele joga

um som pela pelo seu corpo por dentro das suas vísceras este som vai refletir nos seus órgãos e vai ser captado por um receptor que tem no equipamento pelo tempo de resposta do tempo de ida e volta deste ultrassom a gente não ouve o som porque é uma frequência maior do que os 20 mil Hartz por conta desse tempo de resposta a gente consegue saber onde é que estão os seus órgãos e quais os tamanhos dele então a gente usa muito a outra Sonografia para fazer medidas aferições dos tamanhos dos órgãos vê se você tem

algum corpo estranho ou qualquer objeto dentro de você agora vamos falar a respeito do cumprimento de onda vem comigo a gente viu anteriormente que se veio igual a lambda f o lambda o comprimento da onda é igual a v sobre f a velocidade do som sendo de 340 metros por segundo a gente vai fazer agora as contas fazendo as divisões aqui pegue 340 e divida por 20 dá 17 esses 17 São 17 metros de comprimento de onda pegue os 340 e divida por 20 mil isso vai dar 0,0 17 metros veja então que o comprimento

de onda inversamente proporcional a frequência enquanto a frequência aumenta para cá o lambida aumenta no sentido inverso Já que é 340 sobre f o som mais grave é o som mais comprido que a gente tem Veja 17 metros é uma uma distância por outro lado são mais agudo tem 0,017 metros para você ter noção é isso aqui aproximadamente cerca de 2 cm então a gente já sabe qual é o comprimento de onda de um som ou de outro agora vamos tentar identificar isso em um gráfico em um gráfico nós conseguimos diferenciar um som grave de

um som agudo só olhando aqui para o comprimento de onda Observe aqui que no primeiro caso do nosso desenho a distância que entre as duas cristas é grande quando lambda é grande é porque o som é grave o som é grosso o som é chamado de som baixo por outro lado aqui nessa segunda representação você vai ter a onda mais curtinha o comprimento de onda menorzinho significa um som de grande frequência então grave baixa frequência e onda comprida Agudo alta frequência e onda mais curta agora isso tem a ver com notas musicais e é o

nosso próximo tema as notas musicais estão relacionadas às frequências das ondas sonoras por exemplo a nota Dó neste primeiro dó a gente sabe que existe mais de um dó mas este dó aqui tem 261 Hertz de frequência então se você conseguir vibrar as suas cordas vocais com esta frequência você vai soltar um dó aí você tem o ré mi fá sol lá se você tá vendo que aqui na partitura cada nota musical tá subindo daí o som mais alto significa um som mais agudo e portanto um som de maior frequência Se a gente fosse cantar

aqui me perdoe minha desafinação mas ficaremos com dó ré mi fá sol lá si dó esse segundo dói mais agudo que o primeiro tá difícil né quão mais agudo ele tem o dobro da frequência Quando você vai pulando aqui de uma escala para a próxima escala você vai multiplicando por dois a frequência da nota musical e se a frequência dobra é porque o período de vibração está ficando cada vez menor Douglas Como assim período de vibração na hora que você tem uma certa frequência o período é o intervalo de tempo Entre Duas vibrações Então quando

você tem muita frequência o tempo entre idoso vibrações é bem pequeno por isso que a gente diz que a frequência é o inverso do período e assim vice-versa quando eu tava dizendo cada nota tem uma determinada frequência a nota lá por exemplo nesta primeira a escala se você for tocar Ela vai dar 440 Hertz ou lá da próxima escala são 800 e 80 Hertz Mais uma vez você multiplica por dois então é assim que o nosso ouvido entende as notas musicais por meio das frequências de vibração a intensidade da onda está relacionada a amplitude da

onda Como assim você já deve ter percebido que quando quando você aumenta a intensidade do som o alto-falante ele vibra no movimento mais amplo indo mais para frente e mais para trás o que que isso vai fazer isso vai fazer com que as regiões onde o ar está comprimido fique ainda mais comprimido onde há uma grande densidade a densidade fica ainda maior e onde a densidade está pequena ou seja onde está rarefeito vai ficar mais rarefeito ainda famoso mais parecido com o vácuo então o que que acontece o aumento da amplitude das vibrações da fonte

vai provocar um aumento na amplitude das vibrações das partículas fazendo com que haja uma maior variação de densidade então onde a densidade era grande ela fica ainda maior onde a densidade era pequena ela vai ficar menor e um movimento vai ficar mais amplo a variação da densidade vai ficar mais Ampla daí o termo amplitude e quando você quer um som mais intenso você compra um amplificador o amplificador de sinal de som é aquele que vai aumentar a amplitude do movimento fazendo com que você tenha um som mais intenso só que vibrações de grande amplitude são

também vibrações de grande energia então há uma relação entre energia amplitude potência e intensidade a intensidade está relacionada à potência tanto aqui quando você quer um som mais intenso você compra um equipamento mais potente com maior potência sonora a potência é a rapidez com que se transfere energia potência e energia sobre tempo agora a energia de uma vibração ela é proporcional a amplitude elevada ao quadrado amplitude tem a ver com deslocamento e esse movimento de vai e vem é muito parecido com o movimento de uma mola se você for dar aquela revisada no estudo das

Molas você vai ver que a energia de uma mola é k vezes x ao quadrado sobre 2 onde o X é o deslocamento que você aplica na mola é a deformação da mola por essa razão aqui a gente vê que de forma análoga a energia transportada é proporcional ao quadrado da amplitude Então quando você pega e aumenta amplitude de unção você acaba aumentando a energia transportada potência e portanto a intensidade Mas você já deve ter por exemplo se compra um som de uma determinada potência o som Ele parece mais intenso quando você se encontra próximo

dele do que quando você está mais afastado Por que que isso vai acontecer porque a concentração da potência sonora no espaço ao seu redor quando você está próximo da maior veja que o som se propaga de maneira esférica e a potência vai se distribuir por essa área da superfície esférica quando você se afasta o som vai se distribuir por uma área de esfera maior fazendo com que chegue a você uma menor quantidade de energia o som está menos concentrado o que a gente chama de intensidade sonora é a razão entre a potência e a área

então ela vai ser medida em watch por metro quadrado se fala mais Douglas eu estou acostumado a ouvir isso daí alguém desse Bel se você quiser aprender mais sobre decibels eu vou deixar aqui um card para você se deleitar com toda a explicação com calma como isso funciona mas eu vou dando aqui uma ideia para você a intensidade dos sons que a gente é capaz de ouvir só para a gente compreender a intensidade do som mínima que você é capaz de ouvir é algo que a gente costuma chamar de zero este zero vale 10 elevado

a menos 12 watch por metro quadrado se a intensidade for essa é o mínimo para você conseguir ouvir Mas mesmo que você esteja numa biblioteca que está bem silenciosa existe o ruído até mesmo da sua respiração Nesse caso a intensidade do som que você ouve lá dentro da biblioteca é algo em torno de 100 vezes o zero ou 10 ao quadrado vezes a intensidade mínima Douglas e se eu tiver sussurrando com alguém se você tiver num sussurro a intensidade de um sussurro é cerca de 10 mil vezes a intensidade mínima ou seja 10 a quarta

vezes zero e professor eu comecei a conversar parei de sussurrar na conversa isso dá 10 a sexta vezes e zero as pessoas perceberam que havia uma variação muito grande de intensidades e resolveram representar a intensidade por meio deste expoente que aparece aqui ó então a gente diz que o nível de intensidade é igual a dois Bells quando você tem está dentro de uma biblioteca por exemplo só que para melhorar a precisão resolver um chamar isso de 20 desse Bells cuidado o plural de decibel não são decibéis São desse mas a gente aceita falar desse 10

bom voltando aqui o nível quando se tá sussurrando com alguém a gente diz que são quatro Bells a gente diz que é esse expoentezinho aqui quatro Bells que é o mesmo que 40 desse Bells e por fim quando você vai conversar o nível de intensidade sonora é igual a 6 Bells ou 60 desse Bells a expressão que dá origem é isso daí é uma expressão logarítmica o nível de intensidade sonora é 10 vezes o log de indivíduo por e 0 e esse resultado vai sair em decibels mas isso daqui não é tão provável de aparecer

em provas para você se você for fazer por exemplo o Enem pode cair pode mas a probabilidade não é tão grande assim agora que a gente aprendeu sobre a intensidade sobre a altura a gente vai falar do timbre o timbre tem a ver com formato da vibração que a gente produz no ar Se você pegar um diapasão que é parece um garfinho como esse e botar para tocar ele vai trazer para você um som com um timbre senoidal a onda que ele toca é uma onda que corresponde a nota lá ou seja ele vibra como

a frequência de 440 hz o que nos dá um comprimento de onda de cerca de 77 cm mas se eu tentar cantar a mesma nota lá que o diapasão eu não vou conseguir fazer uma onda com o mesmo formato eu faço uma onda com o mesmo comprimento então se eu for daqui para cá você for medir a distância entre duas cristas consecutivas continua dando 0,77 metros a minha onda então terá uma frequência de 440 hz mas note a irregularidade na minha vibração Existem algumas outras pequenas vibrações dentro da vibração principal Isso é o que constitui

o timbre e até uma mesma pessoa consegue tocar ou cantar notas com timbres diferentes eu posso fazer por exemplo isso são timbres diferentes se eu colocasse para analisar o formato da onda com que eu cantei ia dar formatos diferentes mas anota musical é a mesma e além de ser a mesma nota musical mesmo comprimento de onda mesmo a frequência Deu para entender a diferença com isso a gente termina que o nosso resumo sobre as qualidades fisiológicas do som se você curtiu deixe o seu joinha quer ver mais vídeos como esse se inscreve aqui no canal

e Ative o sino das notificações para receber aviso quando tiver vídeo novo quer aprender física comigo num curso feito especialmente para você acesse meu site professor douglasgomes.com um forte abraço e até uma próxima oportunidade a gente se vê [Música]