O documento discute acústica, especificamente sobre a produção, transmissão e propriedades do som. O som é definido como uma onda mecânica longitudinal que requer um meio material para se propagar. A velocidade do som varia de acordo com o meio, sendo mais rápida em sólidos e mais lenta em gases. O som humanamente audível possui frequências entre 20-20.000 Hz.

1. ACÚSTICA
FABIANA DE SOUSA SANTOS GONGALVES
Escola Estadual Constantino Fernandes
2012

2. A acústica é o ramo da física que estuda o
som. O som é um fenômeno ondulatório
causado pelos mais diversos objetos e se
propaga através dos diferentes estados
físicos da matéria.

3. O som faz parte de nossas informações cotidianas,
isso porque através dele podemos analisar o meio
onde nos encontramos.
Com uma importância inevitável em nossas vidas, o
som está presente também na arquitetura, através
da acústica, onde são eliminados ruídos em excesso,
como em locais públicos tais como igrejas, teatros e
auditórios.
Já na medicina, a acústica é utilizada para verificar
nossa audição, e desenvolver equipamentos capazes
de melhorá-la.
Vamos então definir o som como uma onda
longitudinal, que se propaga em um meio qualquer,
cuja frequência varia entre 16 e 20 000 Hz.

4. O som é definido como a propagação de uma
frente de compressão mecânica ou onda
longitudinal, se propagando
tridimensionalmente pelo espaço e apenas em
meios materiais, como o ar ou a água. Para que
esta propagação ocorra, é necessário que
aconteçam compressões e rarefações em
propagação do meio. Estas ondas se propagam
de forma longitudinal.
Quando passa, a onda sonora não arrasta as
partículas de ar, por exemplo, apenas faz com
que estas vibrem em torno de sua posição de
equilíbrio.

6. Fixemos uma lâmina de
aço muito fina para que
ela possa oscilar
conforme indica a figura
ao lado.
Deslocando a lâmina , ela começa a oscilar para direita e
para esquerda. Esse movimento alternado provoca
compressões e expansões no ar em contato com a lâmina,
produzindo ondas longitudinais chamadas ondas sonoras.

7. Produção do som
A produção do som é constituída de
toda matéria em movimento
vibratório.
As ondas sonoras são ondas
longitudinais, em que as vibrações
coincidem com a direção de
propagação, podendo ser essa direção
unidimensional (que se propagam em
uma direção), bidimensional (se
propagam no plano) e tridimensional
(se propagam em todas as direções).

9. Onda longitudinal é uma onda que
vibra na mesma direção em que se
propaga.
Exemplo: Quando vibramos uma mola
esticada para a frente e para
trás, como se estivéssemos
comprimindo ela e descomprimindo-
a, esta onda provocada na mola é uma
onda longitudinal, ou seja... ela tem a
vibração na mesma direção de
propagação. Pode-se ver os anéis da
mola se movendo para frente e para
trás.
Esse tipo de onda propaga-se nos
sólidos, líquidos e gases, pois é uma
onda mecânica.

12. Transmissão do som
A transmissão do som é possível
porque a maioria deles nos alcança em
razão da influência do ar, ou seja, o
ar age como agente transmissor do
som. Os sons não se propagam no
vácuo pelo fato de exigirem um meio
material afim de que sua propagação
aconteça.
A transmissão do som é melhor nos
sólidos que nos líquidos, e nos líquidos
é melhor que nos gases.

14. O efeito combinado de compressão e
rarefação simultâneo transfere
energia das moléculas do ar da
esquerda para a direita, ou da direita
para a esquerda na direção do
movimento da lâmina, produzindo
ondas longitudinais, nas quais as
moléculas do ar se movimentam para
frente e para trás, recebendo energia
das moléculas mais próximas da fonte
e transmitindo-a para as moléculas
mais afastadas dela, até chegarem ao
ouvido.

15. No ouvido, as ondas atingem uma
membrana chamada tímpano. O
tímpano passa a vibrar com a mesma
frequência das ondas, transmitindo
ao cérebro, por impulsos elétricos, a
sensação denominada som.

17. As ondas sonoras audíveis são
produzidas por:
• vibração de cordas
• vibração de colunas de ar
• vibração de discos e membranas

18. O Som é uma onda mecânica que
possui a intensidade e frequência
necessárias para ser percebida pelo
ser humano. Entendemos como onda
mecânica uma onda que precisa de
meios materiais, como o ar ou o
solo, para se propagar. As frequências
audíveis pelo ouvido humano ficam
entre 16 Hz e 20000Hz (20kHz).
Dentro desta faixa a encontram-se a
voz
humana, instrumentos, musicais, alto-
falantes, etc.

19. O som musical, que provoca sensações
agradáveis, é produzido por vibrações
periódicas. O ruído, que provoca sensações
desagradáveis, é produzido por vibrações
aperiódicas.

20. O diapasão, que é um instrumento
utilizado para afinar instrumentos
musicais, é um bom instrumento
sonoro. Posto a vibrar por um golpe
de martelo de borracha, suas hastes
emitem determinada nota musical:

21. Os dispositivos que produzem ondas
sonoras são chamados de fontes sonoras.
Entre os que mais se destacam estão aqueles
compostos por:
•Cordas vibrantes como violão o piano, as
cordas vocais etc.
•Tubos sonoros como órgão flauta, clarineta.
•Membranas e placas vibrantes tal como o
tambor
•Hastes vibrantes como o diapasão, triangulo,
etc.

22. A maioria dos sons chega ao ouvido
transmitida pelo ar, que age como meio de
transmissão.
Nas pequenas altitudes, os sons são bem
audíveis, o que não ocorre em altitudes
maiores, onde o ar é menos denso.
O ar denso é melhor transmissor do som
que o ar rarefeito, pois as moléculas gasosas
estão mais próximas e transmitem a energia
cinética da onda de umas para outras com
maior facilidade.

23. Os sons não se transmitem no vácuo,
porque exigem um meio material para sua
propagação.
De uma maneira geral, os sólidos
transmitem o som melhor que os líquidos,
e estes, melhor do que os gases.
Observe a tabela que apresenta a
velocidade de propagação do som a 25°C.

24. A audição humana considerada normal
consegue captar frequências de onda
sonoras que variam entre
aproximadamente 20Hz e 20000Hz. São
denominadas ondas de infra-som, as ondas
que tem frequência menor que 20Hz, e
ultra-som as que possuem frequência acima
de 20000Hz.

25. De maneira que:
A velocidade do som na água é
aproximadamente igual a 1450m/s e
no ar, à 20 C é 343m/s.

26. A experiência mostra que o som pode
se propagar em qualquer meio natural
sólido, líquido ou gasoso.
A tabela a seguir apresenta a
velocidade do som em alguns meios:
Meio Velocidade (m/s)
Ar 346
Água 1498
Ferro 5200
Vidro 4540
Alumínio 5000

27. Se a energia emitida pela fonte é
grande, isto é, se o som é muito
forte, temos uma sensação
desagradável no ouvido, pois a
quantidade de energia transmitida
exerce sobre o tímpano uma pressão
muito forte.
Quanto maior a vibração da fonte,
maior a energia sonora, logo:
Quanto maior a amplitude da
onda, maior a intensidade do som.

28. Em homenagem ao cientista norte-americano
Graham Bell (1847-1922), que estudou o som e
inventou o telefone, a intensidade sonora é
medida em bel (B) ou decibéis (dB).

29. Os sons muito intensos são desagradáveis ao
ouvido humano. Sons com intensidades acima de
130 dB provocam uma sensação dolorosa e sons
acima de 160 dB podem romper o tímpano e causar
surdez.
De acordo com a frequência, um som pode ser
classificado em agudo ou grave. Essa qualidade é
chamada altura do som.
Sons graves ou baixos têm frequência
menor.
Sons agudos ou altos têm frequência
maior.

30. A propagação do som em meios gasosos
depende fortemente da temperatura do
gás, é possível inclusive demonstrar
experimentalmente que a velocidade do
som em gases é dada por:
Onde:
k=constante que depende da natureza do
gás;
T=temperatura absoluta do gás (em
kelvin).
Como exemplo podemos tomar a
velocidade de propagação do som no ar à
temperatura de 15 (288K), que tem valor
340m/s.

31. Sabendo que à 15 C o som se propaga à 340m/s, qual
será sua velocidade de propagação à 100 C?
Lembrando que:
15 = 288K 100 = 373K

34. :
→Reflexão
→Eco
Polarização
→Reverberação
→Refração
→Difração
→Interferência
→Ressonâmcia

36. Reflexão do Som
As ondas sonoras obedecem
às mesmas leis da reflexão
da ondulatória. A reflexão
de uma onda sonora acontece
quando ela encontra um
obstáculo e retorna para o
meio de origem de
propagação. O acontecimento
desse fenômeno pode dar
origem a dois outros
fenômenos que são chamados
de eco e reverberação.

37. Quando ondas sonoras AB, A’B’, A”B” provenientes de um
ponto P encontram um obstáculo plano, rígido, MN,
produz-se reflexão das ondas sobre o obstáculo.
Na volta, produz-se uma série de ondas refletidas CD,
C’D’, que se propagam em sentido inverso ao das ondas
incidentes e se comportam como se emanassem de uma
fonte P’, simétrica da fonte P em relação ao ponto
refletor.

38. O eco acontece quando o som
refletido retorna após o som original
ser extinto totalmente. Na
reverberação o som que foi refletido
chega ao ouvido antes da extinção do
som original, dessa forma ocorre o
reforço do som emitido.

39. Eco
Os obstáculos que refletem o som
podem apresentar superfícies
muito ásperas. Assim, o som pode
ser refletido por um muro, uma
montanha etc.
O som refletido chama-se eco,
quando se distingue do som
direto.
Para uma pessoa ouvir o eco de um
O sonar é um aparelho som por ela produzido, deve ficar
capaz de emitir ondas situada a, no mínimo, 17 m do
sonoras na água e obstáculo refletor, pois o ouvido
captar seus humano só pode distinguir dois
ecos, permitindo, assi sons com intervalo de 0,1 s. O som,
m, a localização de que tem velocidade de 340 m/s,
objetos sob a água. percorre 34 m nesse tempo.

40. Com uma experiência simples pode-se medir a
velocidade do som no ar. Posicione-se a uma distância
de 100 m de um edifício e bata palmas. Ao encontrar
o edifício a onda volta até você em forma de eco. A
cada eco que ouvir, bata palma de novo, pedindo a uma
pessoa que conte o tempo que você leva para bater
palmas dez vezes: ela deverá obter 6 s, pois o som
demora 0,6 s para percorrer 200 m (ida e volta).
A velocidade do som pode ser obtida da
seguinte forma:

43. A Polarização, é um fenômeno que
acontece somente com as ondas
transversais. Consiste na seleção de um
plano de vibração frente aos outros por
um objeto, ou seja, se incidir ondas com
todos os planos de vibração num certo
objeto, este acaba deixando passar
apenas aquelas perturbações que ocorrem
num determinado plano.

44. EX.: Uma aplicação da polarização é a
fotografia de superfícies altamente
refletoras como é o caso de vitrines de
lojas, sem que nelas apareça o reflexo da
imagem do fotógrafo. Para isto, utiliza-se
um polarizador, que funciona como um
filtro, não deixando passar os raios que
saem do fotógrafo chegarem até o
interior da máquina fotográfica.

45. Em grandes salas fechadas ocorre o
encontro do som com as paredes. Esse
encontro produz reflexões múltiplas
que, além de reforçar o som,
prolongam-no durante algum tempo
depois de cessada a emissão.
É esse prolongamento que constitui a
reverberação.
A reverberação ocorre quando o som
refletido atinge o observador no
instante em que o som direito está se
extinguindo, ocasionando o
prolongamento da sensação auditiva.

47. A refração do som também obedece
às leis da refração da ondulatória. A
refração em uma onda ocorre quando
ela passa de um meio para outro com
índice de refração diferente,
ocorrendo, dessa forma, a variação da
velocidade de propagação e a variação
do comprimento de onda, mas nunca a
variação da frequência, pois se trata
de uma característica da fonte que
está emitindo a onda.

51. Difração do Som
A difração é a propriedade que as ondas têm
de contornar obstáculos e que depende do
comprimento da onda que está se propagando.
Através da razão entre o comprimento de onda
e a largura do obstáculo podemos calcular o
grau de difração de uma onda específica,
matematicamente podemos escrever:
r = λ/d

52. Quanto maior for a razão, maior será
a extensão da curva de difração. Esse
é o fenômeno que explica o fato de
podermos ouvir atrás da porta quando
uma pessoa fala do outro lado
dela, além de ser um acontecimento
largamente aplicado nas montagens de
sistemas de alto-falantes.

53. É o surgimento de uma fonte secundária
de som devido à passagem da onda por
uma aresta, um orifício ou uma fenda.
Difração também é o surgimento de
sombras acústicas devido ao choque da
onda com um obstáculo.

54. Orifício menor do que o comprimento-de-onda
A maior parte da onda é refletida. A pequena parte que
atravessa a parede pelo orifício será irradiada em todas as
direções, justamente como se fosse uma nova fonte de som.

55. Orifício maior do que o comprimento-de-onda
Transmissão sem perda de intensidade.

56. Interferência
Consiste em um recebimento
de dois ou mais sons de fontes
diferentes. Neste caso, teremos uma
região do espaço na qual, em certos
pontos, ouviremos um som forte, e em
outros, um som fraco ou ausência de
som.
Som forte  interferência construtiva
Som fraco  interferência destrutiva

57. Ressonância
Quando um corpo começa a vibrar por
influência de outro, na mesma
frequência deste, ocorre um fenômeno
chamado ressonância.
Como exemplo, podemos citar o vidro de
uma janela que se quebra ao entrar em
ressonância com as ondas sonoras
produzidas por um avião a jato.

58. Num treino, um atirador dispara sua arma diante de um
anteparo refletor e ouve o eco do tiro após 6 s. Sabendo
que o som se propaga no ar com velocidade de
340 m/s, calcule a distância do caçador ao anteparo.
Resolução:
Durante o movimento, o som percorre uma distância igual a 2x
(ida e volta), em movimento uniforme; logo:
Resposta: 1 020 m.

59. Quando uma pessoa se aproxima de uma fonte sonora
fixa, a frequência do som do ouvido é maior do que
aquela de quando a pessoa se afasta da fonte.
O mesmo resultado seria obtido se a fonte se
aproximasse ou se afastasse de uma pessoa parada.
Você pode observar esse fenômeno ouvido o apito de
uma locomotiva em movimento. O apito é mais grave
(frequência menor) quando está se afastando, após
ter passado por você.
Observe que, quando há aproximação entre o
observador e a fonte, o observador recebe maior
número de ondas por unidade de tempo e, quando há
afastamento, recebe um menor número de ondas:

61. experiências
Só o simples gesto de
sintonizar uma emissora de
rádio ou TV já é uma
experiência de ressonância. A
seguir, sugerimos alguns
experimentos bem simples
para demonstrar a ressonância.

64. Arame dançante na borda de uma
taça.
Ponha duas taças com um pouco de
água perto uma da outra. Entorte
um pedaço de arame e coloque-o
sobre a borda de uma das taças.
Umedeça a ponta de seu dedo e
esfregue-o com suavidade pela
borda da outra taça. Se tudo der
certo, você ouvirá um som grave e
melodioso enquanto o arame começa
a vibrar em ressonância com o som
que você gerou.

65. Essa variação aparente da frequência de onda é chamada
efeito Doppler, em homenagem ao físico e matemático
austríaco Christian Johann Doppler (1803-1853), que ficou
célebre por esse principio.
Denominando f’ a frequência recebida pelo observador e f a
frequência emitida pela fonte, temos:
• Aproximação: f’ > f
• Afastamento: f’ < f
Essas grandezas são relacionadas pela expressão:

66. Onde:
v = velocidade da onda
vF = velocidade da fonte
vo = velocidade do observador
f = freqüência real emitida pela fonte
f’ = freqüência aparente recebida pelo observador.
Os sinais mais (+) ou menos (-) que precedem o vo ou vF são
utilizados de acordo com a convenção:
A trajetória será positiva de O para F. Portanto:

68. Um automóvel, movendo-se a 20 m/s, passa próximo a
uma pessoa parada junto ao meio-fio. A buzina do
carro está emitindo uma nota de frequência 2,0 kHz.
O ar está parado e a velocidade do som em relação a
ele é 340m/s.
Que frequência o observador ouvirá:
a) quando o carro estiver se aproximando?
b) quando o carro estiver se afastando?
Resolução:

69. a) Quando o carro estiver se aproximando do
observador, teremos:

70. b) Quando o carro estiver se afastando do
observador, teremos:

71. .O som é uma onda mecânica que se propaga no ar
com uma velocidade variável, conforme a temperatura
local.
Supondo que em um lugar essa velocidade seja
340m/s. Se um auto-falante, ao vibrar sua membrana
neste local, emite 1 250 pulsos por segundo:
a) Determine a frequência de vibração da membrana,
em Hertz;
Esta resposta encontra-se no próprio enunciado, já
que se a membrana emite 1 250 pulsos por segundo,
ela repete seu movimento 1 250 vezes em cada
segundo, ou seja, esta é sua frequência.

72. b) Determine o período de vibração;
Sabendo a frequência, só precisamos lembrar que o
período é igual ao inverso da frequência, logo:
Sendo a unidade expressa em segundos que
é a unidade inversa a Hz.

73. c) Determine o comprimento de onda da onda sonora,
em metros;
Utilizando a equação:
Já conhecemos a velocidade e a frequência, então
basta isolarmos o comprimento de onda:

74. d) Sabendo-se que a velocidade do som no ar
varia com a temperatura segunda a relação
, sendo θ em graus Celsius e a velocidade em
metros por segundo. Qual a temperatura local?
Sabendo-se que a velocidade do som no local é
340m/s, podemos utilizar a equação e resolvê-la:

75. A onda longitudinal move-se na mesma direção de
oscilação dos corpos que estejam em seu caminho.
Para exemplificar este tipo de onda, consideremos
agora uma pessoa falando ou um auto-falante emitindo
um determinado som. O som (onda mecânica) da voz
da pessoa se propaga no espaço em todas as direções
(por este motivo, a onda sonora também pode ser
caracterizada como onda tridimensional), afastando-
se da fonte. O som, transmitindo-se no ar, produz
compressões e rarefações. De acordo com a sequência
sonora emitida pela pessoa, podemos ter camadas de
ar mais comprimidas ou menos comprimidas, conforme
está representado na figura como regiões claras e
regiões escuras. A distância entre uma região clara e
outra escura representa meio comprimento de onda
(λ/2).

77. CARACTERÍSTICAS DO SOM
ALTURA DO SOM
A altura do som está relacionada com
a frequência da onda sonora e recebe
a qualidade do som grave ou agudo.

78. •Quanto maior a frequência, mais
agudo é o som.
•Quanto menor a frequência, mais
grave é o som.

79. INTENSIDADE DO SOM
A intensidade I de uma onda sonora
está relacionada à energia
transportada por segundo, através da
unidade de área.

80. Quanto maior a quantidade de energia que a
onda transporta, maior é a intensidade do
som. A intensidade sonora está diretamente
relacionada com a amplitude de uma onda.
O som grave (fraco) possui a amplitude
menor que o som forte.

81. TIMBRE DO SOM
O timbre do som é a característica que nos
permite distinguir dois sons de mesma
altura e mesma intensidade , emitidos por
fontes sonoras diferentes. Por exemplo, a
mesma nota musical, emitida por um
cavaquinho e por um piano, é facilmente
identificada pela orelha devido à diferença
de timbre.

82. TIMBRE DO SOM

83. EXERCÍCIOS
1 – Do som mais grave ao som mais agudo de uma
escala musical, as ondas sonoras sofrem um
aumento progressivo de:
•Amplitude
•Elongação
•Velocidade
•Frequência
•Comprimento da onda

84. EXERCÍCIOS
2 – Explique o que é altura de um som.
3 – Explique o que é intensidade de um
som.
4 – Explique o que é timbre de um som.
5 – O que você entende por limiar da
audibilidade e limiar da dor?

85. EXERCÍCIOS
6 – (Unifor – CE) O som é uma onda longitudinal, que se propaga
em meio material, com frequência compreendida,
aproximadamente, entre 20 hertz e 20000 hertz. Em relação a
propagação de ondas sonoras, analise as seguintes afirmações.
I – A velocidade de propagação do som em determinado meio
material é constante, independentemente do valor de sua
frequência.
II – Uma onda sonora denominada infrassom, com frequência
inferior a 20 hertz, propaga-se com velocidade maior que outra
onda denominada ultrassom, com frequência superior a 20000
hertz.
III – Ondas sonoras sofrem refração ao passarem de um meio
material a outro.