O som é uma propagação
ondulatória tridimensional e longitudinal; como tal, tem todas as propriedades que
caracterizam esse tipo de propagação — reflexão, refração, difração e interferência.
Reflexão
A reflexão é
certamente a propriedade mais conhecida por causa do eco, mas a sua maior
importância decorre de suas aplicações tecnológicas. Veja as figuras a seguir.
A primeira figura
representa o sonar: a reflexão de uma onda sonora enviada do navio traz
informações sobre o fundo do mar. A segunda figura mostra uma ultrassonografia
de um feto: ondas sonoras de alta frequência refletidas no útero materno são
captadas por dispositivos eletrônicos que as decodificam e constroem a imagem
correspondente visualizada por meio de
um computador.
Refração
A refração
do som é um fenômeno difícil de ser notado, embora ocorra como em qualquer
propagação ondulatória. Ela pode ser percebida em dias quentes, na praia, por
exemplo. Veja a figura a seguir. As linhas circulares representam esquematicamente
o trajeto das frentes de onda do som emitido pela mulher. O rapaz está numa
região onde há uma espécie de sombra sonora.
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O
rapaz deitado na areia não consegue ouvir o chamado da mulher por causa da
refração das ondas sonoras.
Com
o sol, a areia da praia se aquece, o ar próximo a ela se expande e sua densidade
diminui. Então a velocidade do som aumenta, ocasionando a refração. se a velocidade aumenta, o ângulo de refração
torna-se maior do que o ângulo de incidência, o que pode provocar a sua
reflexão total. É um fenômeno semelhante ao da miragem, que vamos abordar no
estudo de Óptica. Na verdade, não há uma sombra sonora muito nítida nem
absoluta, mas, como a mulher na ilustração pode comprovar, qualquer pessoa deitada
na areia da praia num dia quente tem a sensação de desfrutar de um estranho
silêncio entrecortado.
Difração e
interferência
A difração
sonora é facilmente comprovada. Basta deixar a porta de um quarto
entreaberta: tudo o que se diz lá dentro passa a ser ouvido f ora, porque o som
se propaga por difração. É verdade que, mesmo com a porta fechada, é possível
ouvir o som produzido dentro do quarto, sobre tudo se ele for gerado por uma
banda de rock. Mas, nesse c aso, o som se transmite através da porta e
das paredes. Isso ocorre porque as vibrações sonoras do ar fazem vibrar também
a porta e as paredes, que reemitem o som para fora do quarto. É um fenômeno
semelhante à transparência de alguns materiais às ondas luminosas. A interferência
sonora é, também, um fenômeno familiar. Em shows ao ar livre, ou em
ambientes inadequados, é muito comum existirem regiões onde há interferência destrutiva
e nada se ouve, ou se ouve muito mal, e regiões onde há interferência construtiva
e o som é muito intenso e, às vezes, distorcido. Inconvenientes como esses são
evitados em ambientes adequadamente projetados e construídos. A tecnologia da
edificação de ambientes desse tipo faz parte da Acústica. Veja a foto:
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O
Disney Concert Hall, inaugurado em 2003 em Los Angeles, Estados Unidos, segue
os mais modernos padrões arquitetônicos de excelência acústica, que se destacam
no revestimento e na curvatura das paredes e do teto.
A
interferência de ondas sonoras de frequências muito próximas produz ainda um
efeito particularmente interessante. Veja a figura a seguir.
Na
figura acima a interferência entre duas ondas sonoras (representadas
esquematicamente como ondas transversais) de frequências próximas dá origem a regiões
de interferência construtiva (C), que reforçam o som resultante, e de
interferência destrutiva (D), que tendem a anular o som resultante. A
sucessão de interferências construtivas e destrutivas entre essas ondas resulta
em um som de intensidade oscilante — a esse fenômeno dá-se o nome de batimento.
Essa oscilação de intensidade sonora tem uma frequência bem definida, chamada frequência
de batimento, fB .
Empiricamente
admite-se que a frequência fB 5 25 Hz é o limite para a percepção humana
do batimento; acima desse valor essas oscilações de intensidade se tornam muito
próximas entre si e deixam de ser perceptíveis ao nosso sistema auditivo. Assim,
quando se superpõem dois sons de frequências 440 Hz e 450 Hz, por exemplo,
ouve-se um batimento de frequência 10 Hz facilmente perceptível. Mas, se os
sons superpostos forem de 440 Hz e 560 Hz, por exemplo, ouve-se um som contínuo
de 500 Hz. Esse valor médio não é determinado fisicamente, mas é uma espécie de
adaptação do cérebro aos sinais captados pelo aparelho auditivo, que não tem
estrutura para perceber esse batimento. Outra diferença entre a Física e a
nossa percepção auditiva está no número de toques do batimento percebido ou
ouvido, que é sempre o dobro da sua frequência.
Isso
ocorre porque, como se pode ver na figura acima, para cada comprimento de onda
da onda estacionária que dá origem ao batimento, há dois pulsos. Portanto, se
conseguirmos contar 20 t oques em um segundo, a frequência do batimento é de 10
Hz, e não 20 Hz.
01-EXERCÍCIO RESOLVIDO
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