O documento discute o espetro sonoro, que inclui sons audíveis, infrassons e ultrassons. Ele também cobre como o som pode ser refletido, absorvido e refratado, e como esses processos são usados em aplicações como sonar e ecografia.

1. Espetro sonoro
Reflexão, absorção
e refração do som

2. Espetro sonoro
Existe uma enorme variedade de frequências sonoras. O conjunto de
todas as frequências possíveis das ondas sonoras chama-se espetro
sonoro.
O espetro sonoro está relacionado com as frequências sonoras e
contempla não só os sons aos quais o ouvido humano é sensível, os
sons audíveis (frequência entre 20 Hz e 20000 Hz), mas também os
infrassons (frequência inferior a 20 Hz), e os ultrassons (frequência
superior a 20000 Hz).

3. Existem animais que são
capazes de detetar gamas de
frequências diferentes
daquela que é detetada pelos
seres humanos. Por exemplo,
os cães conseguem detetar
uma gama de frequências que
vai dos 15 Hz aos 50 kHz.
Existem animais que emitem
e detetam frequências
sonoras altíssimas, como o
caso dos morcegos, das
baleias e dos golfinhos,
enquanto outros conseguem
detetar infrassons muito
baixos, como o elefante.

4. Nível sonoro
O ouvido humano é capaz de ouvir sons com frequências
compreendidas entre os 20 Hz e os 20000 Hz, no entanto, só ouve
sons determinadas intensidades.
Para cada frequência existe uma intensidade mínima abaixo do
qual não ouvimos os sons e uma intensidade máxima do qual a
membrana do tímpano pode suportar.
O ouvido humano não é sensível a sons muitos fracos, e sons
muitos fortes podem prejudicar a nossa audição.
Para classificar os sons em fracos e fortes usa-se
uma grandeza chamada nível sonoro (relaciona a
intensidade de um som com a intensidade do som
mais fraco que podemos ouvir) e pode ser medida
com os aparelhos chamados sonómetros.

5. A unidade SI do nível sonoro é o bel, símbolo
B.
Como 1 bel é um valor muito grande,
habitualmente se usa o submúltiplo decibel, dB,
para indicar o nível sonoro.
1 dB = 0,1 B ou 1 B = 10 dB
Na escala de decibéis:
O valor 0 dB corresponde ao nível sonoro mínimo detetado pelo
ouvido humano – limiar de audição.
O valor 120 dB corresponde ao nível sonoro máximo suportável
pelo ouvido humano – limiar de dor.

6. Os valores do nível sonoro correspondentes ao limiar de audição e
ao limiar de dor dependem da frequência do som.
Os sons graves, de pequena frequência, só são detetados a níveis
sonoros mais elevados.
Os sons agudos, de elevada frequência, são detetados a níveis
sonoros baixos.

8. Reflexão do som/Eco/Reverberação
 A reflexão ocorre quando as ondas sonoras encontram superficies
duras e lisas e voltam para trás, noutra direção ou na mesma
direção com mudança de sentido.
 Um dos efeitos da reflexão das ondas sonoras é o eco - consiste
em ouvir a repetição de um som emitido.

9.  Mas nem sempre que o som se reflete há eco. Nós só
conseguimos distinguir dois sons se eles chegarem aos nossos
ouvidos separados de pelo menos 0,1 s.
 Só há eco se o som refletido chegar aos nossos ouvidos pelo menos
0,1 s depois de ser emitido (o som emitido e refletido precisa de
percorrer 34 m no ar).
m34d0,1340dΔtvd
Δt
d
v
s0,1Δt
m/s340var



 Metade da distância é percorrida no
sentido do emissor do som para a
superficie refletora e a outra
metade no sentido da superficie
refletora para o emissor do som.
Por isso, a distância mínima a que
a superficie refletora se deve situar,
para ouvir o eco, é de 17 m.

10.  Se a superficie refletora se encontrar a menos de 17 m do
emissor, ocorre a reflexão, mas não há eco.
 Se a superficie refletora se encontrar a mais de 17 m do
emissor, o ouvido humano consegue distinguir o som emitido do
som refletido, e há eco.

11. Utilização do eco e dos ultrassons
 O sonar é uma aplicação da reflexão de ultrassons. Envia
ultrassons e recebe os respetivos ecos. Este aparelho permite
determinar a profundidade da água que fica por baixo de um barco
ou a distância a que se encontra, por exemplo um cardume,
submarinos, etc.
 A partir da velocidade de propagação
do som na água e do tempo que decorre
a emissão do ultrassom e a recepção do
ultrassom refletido, calcula-se a
distância percorrida. Metade desse
valor corresponde à distância a que se
encontra o “obstáculo”.
 A ecografia, que permite obter
imagens do interior do nosso
corpo, é outra aplicação da
reflexão de ultrassons.

12. Reverberação do som
 A reverberação é uma consequência da reflexão do som.
Consiste no prolongamento do som original por reflexões
sucessivas.
 As reflexões sucessivas nas paredes, tectos e outros obstáculos (a
menos de 17 m para não produzir eco), provocam alterações na
intensidade dos sons que ouvimos. Como consequência, o som
demora algum tempo até deixar de ser ouvido.
A reverberação pode ajudar a compreender o que está a ser dito por
um orador num auditório. No entanto, o excesso de reverberação
pode atrapalhar o entendimento.

13. Absorção do som
 Para ouvirmos com nitidez é necessário evitar a reflexão do som.
Para isso usam-se materiais que absorvem o som em vez de o
refletirem.
 Materiais com superficies rugosas (como os tecidos de cortina,
sofás, tapetes, papel de parede, cartão, cortiça, borracha e
esferovite) absorvem bem o som (o som não se propaga
facilmente através deles).
 Os materiais onde o som se propaga com facilidade (como os
metais, ligas metálicas, betão e certos tipos de vidro), sem que
haja grande diminuição da sua intensidade, são maus isoladores
sonoros.

14. Refração do som
 Refração do som consiste na passagem do som de um meio
material para outro, com mudança, em geral, de direção e com
velocidade diferente.