Fisiologia do som: intervalo acústico, intensidade e reflexão
1. A Física e o Cotidiano
Fenômenos acústicos
Reflexão sonora
Eco: o som refletido retorna após a extinção total do som original. Ouve-se uma repetição do som emitido.
Reverberação: o som refletido retorna antes da extinção total do som original. Ocorre uma superposição de sons.
Ressonância
Fenômeno através do qual uma fonte sonora atinge a frequência de vibração de um outro corpo, fazendo-a vibrar
O formato do teto e das rampas da plateia do teatro compõem o ambiente para não ocorrerem ecos, reverberações e ressonâncias indesejadas na execução das peças musicais.
2. A Física e o Mundo
As oitavas musicais.
Entre a primeira nota e a última nota da oitava a frequência dobra.
Qualidades fisiológicas do som
Timbre
Sons de mesma altura e intensidade emitidos por fontes diferentes são distinguidos pelo timbre.
O timbre está relacionado com o formato da onda. Resulta de combinação de harmônicas.
 | Diapasão |
 | Flauta |
 | Violino |
 | Voz |
 | Clarineta |
3. A Física e o Laboratório
Num ambiente controlado, medimos as frequências e as intensidades sonoras percebidas por uma pessoa para avaliar o seu grau de deficiência auditiva.
Perda auditiva leve: A dificuldade aparece em algumas situações onde há mais ruído. Em geral, o volume da televisão é um pouco mais elevado e para falar no telefone não há problema.
Perda auditiva moderada: A dificuldade aparece em mais situações. Em geral, o volume da televisão é mais elevado, a pessoa não consegue entender o que é falado ao telefone e em conversas, mesmo em locais silenciosos.
Perda auditiva severa: A dificuldade é evidente. Em geral, o volume da televisão é muito elevado e ainda assim não se entende o que é falado. Não é possível falar ao telefone e conversar sem que a outra pessoa grite.
Perda auditiva profunda: A dificuldade é evidente. Em geral, não é possível escutar a televisão, falar ao telefone e conversar sem apoio visual.
4. A Física e a evolução de seus conceitos
Intervalo acústico
Chama-se intervalo acústico entre dois sons de freqüências f1 e f2 o quociente dessas frequências.
| (f2 > f1) |
Um intervalo acústico importante é a oitava. Nesse caso, i = 2, o que significa que f2 = 2 f1.
Dois dós consecutivos num teclado, por exemplo, estão intercalados por uma oitava.
Lei de Weber-FechnerIntensidade auditiva (ou sonoridade)
Sendo:
S0 = sonoridade de referência.
S = sonoridade do som considerado.
I0 = intensidade sonora de referência.
I = intensidade sonora do som considerado.
DS = S – S0 = magnitude da sensação auditiva, temos:
Se K = 10 ® S em decibel (dB)Se K = 1 ® S em bel
Recordemos que a intensidade de um som, num ponto situado a uma distância x de uma fonte de ondas esféricas de potência P, é dada por:
 |
Reflexão do som – reverberação e eco
O som no ar é constituído de ondas mecânicas longitudinais que podem sofrer reflexão.
Admitamos que um homem esteja emitindo sons diante de anteparos capazes de refletir as ondas sonoras.
Se um som refletido atingir o ouvido desse homem depois de finda a percepção do som principal, ele ouvirá dois sons separadamente, o direto e o refletido, o que caracteriza o fenômeno do eco.
| Eco: o som refletido é percebido depois que o som direto já se extinguiu. |
É comum a percepção de ecos quando se grita em um lugar rodeado por montanhas ou grandes edificações distantes.
Se, entretanto, um som refletido atingir o ouvido desse mesmo homem ainda durante a percepção do som principal, ele terá a sensação de um “prolongamento" do som, isto é, o som refletido dará continuidade ao som direto, o que caracteriza o fenômeno da reverberação.
| Reverberação: o som refletido é detectado ainda durante a percepção do som direto, provocando uma sensação de prolongamento do som. |
Em ambientes amplos e vazios, como em grandes igrejas, é comum a percepção da reverberação.
Condição para a ocorrência de eco
Verifica-se que o ouvido humano normal percebe distintamente dois sons se o intervalo de tempo entre eles for de, no mínimo, um décimo de segundo.
Admitamos que um homem, situado a uma distância d de um anteparo refletor de ondas sonoras, emita um forte som monossilábico.
O som reflete-se no anteparo e retorna ao homem, e, para que ele detecte um eco, o intervalo de tempo entre o fim da percepção do som direto e a captação do som refletido deve ser igual ou superior a 0,10s.
| Eco Dt ≥ 0,10s |
Considerando-se que o módulo da velocidade do som no ar é igual a 340m/s (valor aproximado) e que as ondas sonoras que sofrem reflexão no anteparo percorrem uma distância 2d, calculemos d.
| Para a percepção de um eco, a distância entre o observador que emite o som e o anteparo refletor das ondas sonoras deve ser de 17m, no mínimo. |
 |
Exercícios Propostos
1. Analise as proposições abaixo e identifique a(s) corretas(s):
(01) A reverberação é um fenômeno acústico provocado pela reflexão do som. O som refletido num anteparo atinge a orelha enquanto o tímpano ainda está vibrando pela ação do som principal, prolongando a sensação auditiva.
(02) Se um som A está uma oitava acima de um som B, significa que a frequência de A é o dobro da de B.
Dê como resposta a soma dos números associados às proposições corretas.
2. (UEPA-Adaptado) – Ao tocar a corda mais grossa de um violão, presa apenas nas suas extremidades, é produzido um som grave denominado mi bordão, de frequência fundamental 325Hz. Considere o comprimento dessa corda igual a 60cm.
a) Calcule a intensidade da velocidade de transmissão de pulsos ao longo da onda.
b) A corda mais fina, por sua vez, na plenitude de seu comprimento, produz um som agudo, denominado mi bemol, com frequência duas oitavas acima do som produzido pela corda mais grossa. Identifique a principal qualidade fisiológica que diferencia os sons produzidos pelas duas cordas e calcule o intervalo acústico entre eles.
3. (UFPA-MODELO ENEM)
| O ruído fica do lado de fora |
| Afinal inventaram o que faltava nestes tempos barulhentos: o fone de ouvido que bloqueia os ruídos externos. Em potência máxima, é capaz de reduzir em 10 dB a barulheira externa. Ele foi projetado para filtrar os ruídos contínuos e de baixa frequência, como o do motor de aviões, carros e trens, mas não bloqueia os sons de alta frequência, como a voz humana, campainhas e latidos de cachorros. O mecanismo de bloqueio do som segue um princípio de física: o de que uma onda pode ser anulada por outra igual, emitida em sentido contrário. O fone capta o ruído externo e transmite as informações para um microprocessador que, depois de identificar sua intensidade, envia por meio de um alto-falante uma onda sonora idêntica. Só para se ter uma ideia de sua utilidade, o ruído interno dentro de um trem de metrô é de 95 dB, enquanto sons a partir de 130 dB – equivalentes ao de uma turbina de avião a 100m de distância – podem causar danos permanentes à audição. |
| (Adaptado de Veja, edição de 21 de abril de 2004). |
Com base nas informações do texto e lembrando que o nível de intensidade sonora (N), em decibéis, correspondente a uma intensidade específica (l), é dado por
em que l0 é a intensidade mínima auditiva, julgue as afirmações abaixo.
I. O princípio de física a que a reportagem se refere é denominado interferência, e a onda sonora enviada para anular o ruído deve estar em oposição de fase com este.
II. Quando operando em potência máxima, o fone de ouvido, mencionado no texto, permite que a intensidade física do ruído captado pela orelha seja dez vezes menor.
III. O fone de ouvido, referido no texto, tem eficiência na atenuação de ruídos graves, mas não tem eficiência na atenuação de ruídos agudos.
Está(ão) correta(s)
a) apenas I.
b) apenas II.
c) apenas III.
d) apenas I e III.
e) I, II e III.
Gabarito Exercícios Propostos
1. Resolução:
(01) CORRETA.
(02) CORRETA. A oitava é um intervalo acústico de valor 2.
fA = 2 fB
Resposta: 3
2. Resolução:
a)
| Modo Fundamental |
 |
b) O som emitido pela corda grossa (mi bordão) é grave, enquanto o som emitido pela corda mais fina (mi bemol) é agudo. Por isso, a principal qualidade fisiológica que diferencia os dois sons é a altura.
3. Resolução:
(I) CORRETA
A anti-onda emitida pelo fone de ouvido tem as mesmas características da onda principal (externa ao equipamento), estando em oposição de fase em relação a esta. Na superposição, essas ondas se anulam devido à interferência destrutiva que ocorre entre elas.
(II) CORRETA
(III) CORRETA
Ruídos de baixa frequência: graves (bloqueados); ruídos de alta frequência: agudos (não bloqueados).
Resposta: E
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