Fisiologia do som: altura, intensidade e timbre
1. A Física e o Cotidiano
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Qualidades do som
Intensidade do som
Qualidade que permite diferenciar um som forte de um som fraco.
Obs.: A intensidade do som está relacionada com a energia que a onda transfere e com a amplitude da onda.
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| SOM DE MAIOR INTENSIDADE |
Timbre
O timbre é uma propriedade que permite distinguir sons com a mesma frequência e intensidade emitidos por fontes sonoras diferentes.
Um som puro ou simples, como o emitido por um diapasão, tem uma frequência bem definida e um só comprimento de onda. Todavia, a esmagadora maioria dos sons não são puros, contêm mais de um comprimento de onda, dizendo-se por isso que são sons complexos.
2. A Física e o Mundo
O ser humano produz sons, principalmente, com o aparelho fonador e os percebe com o auditivo.
| Som grave(grave) | Som agudo (alto) |
|---|---|
| Voz masculina | Voz feminina |
| Tenor | Soprano |
| Violoncelo | Violino |
| Contrabaixo | Guitarra |
| Mugir de um boi | Relinchar de um cavalo |
| Frequência da voz |
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| Constituição do aparelho auditivo |
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| O aparelho auditivo transforma e amplifica o sinal sonoro com alavancas ósseas, prensas hidráulicas e oscilação de cílios para produzir os estímulos elétricos nervosos. |
3. A Física e o laboratório
O decibelímetro é utilizado para medir os níveis de poluição sonora em diversas situações.
4. A Física e a evolução de seus conceitos
A orelha humana normal distingue no som três qualidades distintas, denominadas qualidades fisiológicas do som. São elas: a altura, a intensidade e o timbre.
1. Altura (ou tom)
É a qualidade que permite ao ouvido diferenciar um som grave (baixo) de um som agudo (alto).
| Os sons graves (ou baixos) têm baixa frequência, enquanto os sons agudos (ou altos) têm alta frequência. |
Destaquemos que a altura de um som está relacionada exclusivamente com sua frequência.
2. Nível relativo de intensidade (ou sonoridade)
É a qualidade que permite ao ouvido diferenciar um som forte de um som fraco.
| Som Forte ® grande intensidade Som Fraco ® pequena intensidade |
A seguir, temos alguns níveis de intensidade sonora:
| Casa calma | 40dB |
| Conversa normal | 60dB |
| Conversa em voz “alta" | 70dB |
| Rua barulhenta | 90dB |
| Grande explosão | 110dB |
| Motor de avião a 30m de distância | 130dB |
| dB = decibel |
3. Timbre
É a qualidade que permite ao ouvido distinguir sons de mesma altura e mesma intensidade, porém emitidos por fontes sonoras diferentes.
Os responsáveis pelo timbre são os harmônicos, que acompanham o som fundamental.
| O timbre de um som relaciona-se com a forma de onda do som que o caracteriza. |
Em (b), (c), (d) e (e), estão os quatro principais harmônicos que compõem essa nota.Em (a), temos a forma de onda correspondente a uma nota emitida por um violino.
Exercícios Propostos
1. (FURG-MODELO ENEM) – A voz humana é produzida pelas vibrações de duas membranas — as cordas vocais — que entram em vibração quando o ar proveniente dos pulmões é forçado a passar pela fenda existente entre elas. As cordas vocais das mulheres vibram, em geral, com frequência mais alta do que as dos homens, determinando que elas emitam sons agudos (voz “fina"), e eles, sons graves (voz “grossa").
A propriedade do som que nos permite distinguir um som agudo de um grave é denominada
a) intensidade.
b) amplitude.
c) velocidade.
d) timbre.
e) altura.
2. (UEL-MODELO ENEM) – O ser humano distingue no som certas características, denominadas qualidades fisiológicas. Considere as seguintes afirmativas:
I. A qualidade que permite à orelha diferenciar os sons fracos dos sons fortes é a intensidade.
II. A qualidade que permite à orelha diferenciar sons graves de sons agudos é a altura.
III. A qualidade que permite à orelha diferenciar sons de mesma altura e intensidade, emitidos por fontes diferentes, é o timbre.
Assinale a alternativa correta.
a) Apenas a afirmativa I é correta.
b) Apenas as afirmativas I e II são corretas.
c) Apenas as afirmativas II e III são corretas.
d) Apenas as afirmativas I e III são corretas.
e) Todas as alternativas são corretas.
3. (VUNESP-FMJU) – Por meio de sons, podemos comunicar-nos e obter informações do mundo que nos cerca, contando, para isso, com órgãos que produzem e detectam os sons, como as cordas vocais e as orelhas. As ondas sonoras perceptíveis ao homem apresentam frequência situada entre 20 Hz e 20 000 Hz. Considere as afirmações:
I. o limiar da sensação auditiva equivale à máxima intensidade sonora que a orelha humana é capaz de suportar;
II. dois sons com mesma altura e intensidade, provenientes de dois instrumentos musicais diferentes, são perfeitamente idênticos para a orelha humana;
III. a propriedade física que nos permite classificar a altura do som em grave ou agudo é a sua frequência.
Está correto apenas o contido em
a) I.
b) II.
c) III.
d) I e III.
e) II e III.
4. (ENADE-MODELO ENEM) – A figura abaixo representa a imagem da tela de um osciloscópio quando ele mede os sinais, mantidas as mesmas escalas vertical e horizontal do aparelho, da mesma nota tocada por um piano e por uma clarineta.
 | Dó do piano |
 | Dó da clarineta |
| (Paul G. Hewitt. Física conceitual. Porto Alegre: Bookman, 2002. p. 363) | |
Sabendo que a altura é a frequência fundamental do instrumento, pode-se afirmar que os dois sons têm
a) mesma altura e diferentes timbres.
b) mesma altura e mesmo timbre.
c) diferentes alturas e intensidades semelhantes.
d) diferentes timbres e diferentes intensidades.
e) mesmo timbre e intensidades semelhantes.
Gabarito
1. Resolução:
A qualidade do som relacionada com a frequência é a altura.
Som alto: alta frequência (agudo)
Som baixo: baixa frequência (grave)
Resposta: E
2. Resolução:
O timbre de um som é determinado pela quantidade de harmônicos que acompanham o som fundamental e pela intensidade com que cada harmônico se apresenta no espectro total.
Resposta: E
3. Resolução:
(I) ERRADA
Limiar da audição: é a mínima intensidade sonora que a orelha percebe numa determinada frequência.
(II) ERRADA
Esses sons distinguem-se quanto ao timbre (formas de onda diferentes).
(III) CORRETA
som alto (agudo): alta frequência;
som baixo (grave): baixa frequência.
Resposta: C
4. Resolução:
Os dois sons considerados têm a mesma altura (mesma frequência fundamental), intensidades semelhantes (mesma frequência e amplitudes praticamente iguais) e timbres diferentes (diferentes formas de onda).
Resposta: A
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