Ondas sonoras são ondas mecânicas que se propagam em todas as direções e ocupam todo o espaço. Para serem perceptíveis ao ouvido humano, devem estar entre a frequência de 20 Hz até 20000 Hz.
Estão presentes no cotidiano das pessoas e são capazes de gerar diversas sensações.
As ondas sonoras transportam energia e sofrem variadas movimentações à medida que se expandem no ambiente. Propagam-se nos meios gasoso, líquido ou sólido a partir das variações da pressão.
Outras características das ondas sonoras:
- São mecânicas: se alastram e transportam energia por meio de material como uma corda ou água. Não se expandem no vácuo;
- Tridimensionais: se deslocam em todas as direções;
- Longitudinais: se deslocam na mesma direção que a onda.
Qualidades fisiológicas das ondas sonoras
São os atributos relacionados à sensação gerada ao ouvido humano. Permite diferenciar os agudos e graves. Elas são:
Timbre
Característica que permite distinguir sons da mesma frequência, ou seja, a mesma nota tocada em um violão e piano tem propriedades diferentes e, por isso, é possível distinguir o instrumento musical.
Intensidade
Propriedade relacionada à energia de vibração transportada perpendicularmente pela onda, por meio de uma superfície em razão da unidade de tempo e de área. Distingue os sons fracos dos fortes.
Altura
Permite distinguir sons e agudos dos graves. Os sons altos são agudos e os baixos são graves. Quem determina a altura do som é a frequência da onda. A altura do som não tem relação com o volume.
Velocidade do som
A velocidade de propagação das ondas sonoras está diretamente relacionada com a temperatura e com estado físico do meio aonde vão se alastrar. Desta forma, em temperaturas altas, a velocidade será maior e em baixas temperaturas, ela é menor.
Crescimento da velocidade nos estados da matéria
Vsólidos > Vlíquidos > Vgases
Exemplo: A velocidade do ar será de 331 m/s (metros por segundo) quando se propagar a uma temperatura de 10º C.
Velocidade do som em alguns materiais
Material | Velocidade (m/s) |
Ar (20ºC) | 343 |
Ar (30ºC) | 350 |
Ao nível do mar (20ºC) | 343 |
Latão | 3500 |
Alumínio | 4420 |
Aço | 6000 |
Oxigênio | 317 |
Vidro (20ºC) | 5130 |
Fórmulas
A intensidade e a velocidade do som podem ser calculadas por meio de fórmulas matemáticas.
Para isso, é necessário conhecer algumas nomenclaturas. Veja abaixo algumas equações:luz
Fórmula para calcular a velocidade do som:
Nesta equação é preciso conhecer o intervalo de tempo e a distância percorrida.
Em que,
Vs = velocidade do som;
∆S = distância percorrida;
t = intervalo de tempo.
Você também pode encontrar a velocidade utilizando a equação fundamental das ondas.
Em que,
λ = comprimento da onda;
Vs = velocidade do som;
f = frequência.
Fórmula para cálculo da intensidade:
A intensidade é calculada com base na quantidade de energia liberada, a área e o intervalo de tempo.
Em que,
I = Intensidade
∆E = quantidade energia
A = área
∆t = intervalo de tempo
Também é possível usar a equação:
Neste caso:
I = intensidade;
P = potência;
A = área
Espectros sonoros
É o conjunto formado por frequências de vibrações que compõe os sons perceptíveis ao ouvido humano. São classificados em:
- Infrassom: está entre 0Hz e 16Hz e são percebidos pelo ouvido humano.
- Ultrassom: frequências altas, maiores de 20000 Hz. Ao ouvirem as pessoas sentem náuseas e perturbações.
- Sons audíveis: com frequência entre 20Hz e 20000 Hz, são captados pelos ouvidos humanos.
Curiosidades
- Apesar de se tratar do mesmo fenômeno, ouvimos o som do trovão alguns segundos após ser observado o relâmpago. Isso se deve ao fato de que a velocidade do som é um milhão de vezes mais lento que a velocidade luz;
- Os animais têm sensibilidades diferentes para aceitar certas frequências. O elefante e a aranha, por exemplo, conseguem captar altas frequências (160000 Hz e 45000 Hz, respectivamente);
- A intensidade sonora é medida em bel em homenagem cientista inglês Graham Bell;
- Problemas auditivos como os zumbidos ou perda da audição podem ter relação com altos níveis sonoros (maiores de 20000 Hz).