Produção do Som
Fixemos uma lâmina de aço muito fina para que ela possa oscilar conforme indica a figura ao lado.
Quando deslocamos a lâmina, sua extremidade livre começa a oscilar para a direita e para a esquerda.
Se a lâmina vibrar com rapidez, produzirá um som sibilante, mostrando que os sons são produzidos pela matéria em vibração.
À medida que a lâmina oscila para a direita, ela realiza trabalho nas moléculas do ar, comprimindo-as, transferindo a elas energia na direção da compressão. Ao mesmo tempo, as moléculas do ar, situadas à esquerda, se expandem e se tornam rarefeitas, o que retira energia delas.
Quando a lâmina se move no sentido inverso, ela transfere energia para as moléculas do ar situadas à esquerda, enquanto as da direita perdem energia.
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.
No ouvido, as ondas atingem uma membrana chamada tímpano. O tímpano passa a vibrar com a mesma freqüência das ondas, transmitindo ao cérebro, por impulsos elétricos, a sensação denominada som.
As ondas sonoras são ondas longitudinais, isto é, são produzidas por uma seqüência de pulsos longitudinais.
As ondas sonoras podem se propagar com diversas freqüências, porém o ouvido humano é sensibilizado somente quando elas chegam a ele com freqüência entre 20 Hz e 20 000 Hz, aproximadamente.
Quando a freqüência é maior que 20 000 Hz, as ondas são ditas ultra-sônicas, e menor que 20 Hz, infra-sônicas.
As ondas infra-sônicas e ultra-sônicas não são audíveis pelo ouvido humano. As ondas infra-sônicas são produzidas, por exemplo, por um abalo sísmico. Os ultra-sons podem ser ouvidos por certos animais como morcego e o cão.
As ondas sonoras audíveis são produzidas por:
vibração de cordas
vibração de colunas de ar
vibração de discos e membranas
O som musical, que provoca sensações agradáveis, é produzido por vibrações periódicas. O ruído, que provoca sensações desagradáveis, é produzido por vibrações aperiódicas.
Transmissão do Som
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.
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.
Meio
Velocidade (m/s)
Ar
346
Água
1498
Ferro
5200
Vidro
4540
Qualidades do Som
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.
Fixemos uma lâmina de aço muito fina para que ela possa oscilar conforme indica a figura ao lado.
Quando deslocamos a lâmina, sua extremidade livre começa a oscilar para a direita e para a esquerda.
Se a lâmina vibrar com rapidez, produzirá um som sibilante, mostrando que os sons são produzidos pela matéria em vibração.
À medida que a lâmina oscila para a direita, ela realiza trabalho nas moléculas do ar, comprimindo-as, transferindo a elas energia na direção da compressão. Ao mesmo tempo, as moléculas do ar, situadas à esquerda, se expandem e se tornam rarefeitas, o que retira energia delas.
Quando a lâmina se move no sentido inverso, ela transfere energia para as moléculas do ar situadas à esquerda, enquanto as da direita perdem energia.
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.
No ouvido, as ondas atingem uma membrana chamada tímpano. O tímpano passa a vibrar com a mesma freqüência das ondas, transmitindo ao cérebro, por impulsos elétricos, a sensação denominada som.
As ondas sonoras são ondas longitudinais, isto é, são produzidas por uma seqüência de pulsos longitudinais.
As ondas sonoras podem se propagar com diversas freqüências, porém o ouvido humano é sensibilizado somente quando elas chegam a ele com freqüência entre 20 Hz e 20 000 Hz, aproximadamente.
Quando a freqüência é maior que 20 000 Hz, as ondas são ditas ultra-sônicas, e menor que 20 Hz, infra-sônicas.
As ondas infra-sônicas e ultra-sônicas não são audíveis pelo ouvido humano. As ondas infra-sônicas são produzidas, por exemplo, por um abalo sísmico. Os ultra-sons podem ser ouvidos por certos animais como morcego e o cão.
As ondas sonoras audíveis são produzidas por:
vibração de cordas
vibração de colunas de ar
vibração de discos e membranas
O som musical, que provoca sensações agradáveis, é produzido por vibrações periódicas. O ruído, que provoca sensações desagradáveis, é produzido por vibrações aperiódicas.
Transmissão do Som
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.
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.
Meio
Velocidade (m/s)
Ar
346
Água
1498
Ferro
5200
Vidro
4540
Qualidades do Som
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.
Ondas periódicas
Onda e período
Imaginemos que alguém segura na ponta de uma corda e outra pessoa na outra ponta. Agora a corda é esticada ao máximo. Estando a fazer força para manter a corda tensa, se numa das pontas lhe dermos um toque deslocando essa ponta para cima e voltando à posição inicial, é imediatamente visível um impulso a deslocar-se na corda:
Imaginemos que alguém segura na ponta de uma corda e outra pessoa na outra ponta. Agora a corda é esticada ao máximo. Estando a fazer força para manter a corda tensa, se numa das pontas lhe dermos um toque deslocando essa ponta para cima e voltando à posição inicial, é imediatamente visível um impulso a deslocar-se na corda:
Fig. 1 - Impulso na corda.
O toque que demos na corda (ou Impulso) constitui a fonte da perturbação no meio (que é neste caso a corda). Se tirássemos fotografias em diferentes instantes era possível observar que a forma deste Impulso não se alteraria ao longo do tempo.
Se em vez de agitarmos a corda apenas uma vez, agitarmos várias vezes seguidas já não vemos somente um impulso:
Fig. 2 - Onda na corda.
Esta é uma onda que se desloca ao longo do tempo. Neste caso verifica-se a repetição de um padrão após um determinado intervalo de tempo ao qual se chama de período. Também se chamam a estas ondas, ondas periódicas.
A definição de uma onda é assim bastante flexível e aplicável a muitas situações. É, na sua essência:
um modo de transporte de energia de um ponto para outro no espaço. Isto acontece sem haver qualquer transporte de matéria.
No caso das ondas de um lago, há transporte de energia mas as moléculas de água voltam sempre à sua posição de equilíbrio. De outro modo, não haveria água no meio de um lago. O mesmo acontece com qualquer outro tipo de onda.
Ondas eletromagnéticas e mecânicas
Ondas mecânicas são aquelas que precisam de um meio material para poderem se propagar. A perturbação causada no dominó somente se moveu por causa dos dominós, sem eles ela nem existiria. Como exemplo temos as ondas no oceano, o som etc. Todas são perturbações causadas em meios materiais. Já as ondas eletromagnéticas não precisam de meios materiais para irem de um lugar para o outro. A perturbação é causada em campos eletromagnéticos e se propaga através deles. A luz é um bom exemplo deste tipo de onda. Note que a luz do Sol chega até nós mesmo existindo vácuo no espaço. Outros exemplos de ondas eletromagnéticas são as microondas, as ondas de rádio etc.
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