Resumo de Física - Acústica

A Acústica é a parte da Ondulatória responsável especificamente pelo estudo das ondas sonoras. Ou seja, o objeto de estudo dessa área da física é o som, um fenômeno ondulatório que se propaga em diversos estados físicos da matéria.

A Acústica apresenta as características que distinguem os sons, como a emissão, a intensidade, volume, frequência, entre outros. Outros aspectos como a amplitude do som, também são considerados pela Acústica.

A Acústica utiliza fórmulas e conceitos que possibilitam uma melhor compreensão do fenômeno ondulatório a partir da avaliação de objetos que causam e propagam os diferentes sons.

Através dela é possível calcular a velocidade da propagação dos sons, bem como, efetuar cálculos sobre o comportamento dos sons. A área da Acústica pode ser dividida em: geradores de som, meios de transmissão, propagação e receptores.

Conceitos fundamentais para Acústica

Para compreender melhor o estuda Acústica, é necessário entender alguns conceitos de física.

Onda

É uma variação periódica de grandeza física, que possui alguns componentes como crista – são pontos de maior intensidade, o topo da onda; vale – são os pontos de menor intensidade da onda; e nível médio – são pontos entre o as cristas e os vales.

A distância entre a crista ou vale e o nível médio é chamada de amplitude; já a distância entre duas cristas ou dois vales contínuos é chamada de comprimento da onda.  Dentro de onda existem também os conceitos de período e de frequência.

Medido em segundos, o período (t) é o tempo que uma oscilação demora para se repetir.  Já a frequência (f) é o número de vezes que uma oscilação se repete por unidade de tempo. Medida Hertz (Hz), a frequência pode ser calculada através da seguinte fórmula:

f = 1/t

Som

Trata-se de uma onda mecânica que precisa de meios materiais para que possa se propagar. O som possui intensidade e frequência suficientes para ser percebida pelo ser humano.

As frequências que podem ser captadas pelo ouvido humano oscilam entre 16Hz e 20000Hz. Abaixo da faixa de 16Hz estão os infrassons e acima de 20000Hz estão os ultrassons.

Os dispositivos que produzem ondas sonoras recebem o nome de fontes sonoras.

Caracterização do som

O som pode ser caracterizado a partir de sua intensidade, altura ou timbre. A intensidade é uma característica do som que está associada à quantidade de energia de vibração da fonte que emite ondas.

A intensidade do som é provocada pela pressão que a onda exerce sobre o ouvido ou sobre algum instrumento medidor da intensidade sonora, como um decibelímetro, por exemplo.

A altura está relacionada com a frequência do som. Trata-se de uma característica que permite classificar o som em grave ou agudo. Os sons mais altos são os de maior frequência e os sons mais baixos os de menor frequência. Os sons de baixa frequência são considerados graves, já o som com alta frequência um som agudo.

O timbre corresponde ao conjunto de ondas sonoras que formam um som. Através do timbre é possível distinguir sons de mesma frequência e mesma intensidade, caso as ondas sonoras correspondentes a esses sons sejam diferentes.

Meios de propagação do som

O som possui alguns meios de propagação com propriedades físicas que podem ser mensuradas. Além de propagar-se em meios gasosos, como o ar, ele se propaga também em meios sólidos e em meios líquidos.

Para se propagar o som precisa sempre de um meio material que propague as vibrações provocadas pela fonte sonora. Sem um meio material que propague as vibrações não há propagação de som.

É importante ressaltar que a propagação do som é diferente de acordo com cada estado físico da matéria.

Por ter mais facilidade de propagar à medida em que há mais proximidade entre os átomos ou moléculas que compõem um corpo, o som se propaga com mais velocidade nos meios sólidos.

A velocidade de propagação nos meios líquidos é maior do que nos meios gasosos, pois a propagação do som em meios fluidos gasosos depende da temperatura. Na água, a velocidade do som é de aproximadamente 1450m/s, já no ar, à 20°C, a velocidade é 343m/s.

Para calcular a velocidade de propagação do som, utiliza-se a seguinte fórmula:

v= λ . f

Ou

v = λ / T ou v = λ . 1/T

Onde:

v = velocidade

t = período

λ = comprimento da onda

f = frequência

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