Escola Secundária Emídio Navarro. Fisica e Quimica 11ºano CT3

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1 Escola Secundária Emídio Navarro Fisica e Quimica 11ºano CT3 Ana Catarina Rato, nº2. Daniel Costa, nº9. Herlander Barreto, nº13. Professora Manuela Teixeira Fevereiro de

2 Índice Introdução 1 Som: 2 - Velocidade do Som 2 - Características do Som 2 - Propriedades do Som 3 - Sons puros e complexos 4 - Espectro Sonoro 5 Música 5 Ruído 6 Aparelho Auditivo 6 Conclusão 8 Bibliografia 9 1

3 Introdução O nosso trabalho tem como objectivo explorarmos um dos fenómenos mais comuns no nosso quotidiano: o Som. Vamos explicar em que é que este consiste, como se propaga e as suas características e propriedades. Esclareceremos também a diferença entre Música e Ruído. Por fim, iremos explicar como é constituído o nosso ouvido e como conseguimos ouvir os sons. 2

4 Som A acústica é o ramo da Física em que se estuda o som. Os sons são ondas mecânicas, e como tal, necessitam de um meio material elástico para se propagarem. Este meio pode ser líquido, sólido ou gasoso. São essencialmente utilizados para a comunicação, sendo produzidos de diferentes maneiras, como por exemplo, na fala, que resulta da vibração das cordas vocais, ou na música de um violino, que resulta das vibrações das cordas do instrumento. Como se pode ver, na origem de qualquer som está sempre a vibração de corpos ou partículas, que se transmitem a todo o meio em redor da fonte sonora. Este corpo ao vibrar, faz com que as moléculas do ar em seu redor se propaguem, através das sucessivas compressões (alta pressão) e rarefacções (baixa pressão), até aos nossos ouvidos, fazendo com que a onda sonora seja uma onda de pressão. As ondas sonoras são ondas longitudinais pois as sucessivas compressões e rarefacções do ar ocorrem na direcção de propagação. Velocidade de propagação A velocidade de propagação do som depende do meio de propagação. Nos sólidos, como as partículas se encontram muito próximas e ordenadas, a velocidade é mais elevada, do que no líquidos, onde os corpúsculos estão um pouco mais afastados. Nos gases, é onde as ondas sonoras se propagam mais lentamente, uma vez que as partículas se encontram muito afastadas umas das outras. Por exemplo, Estado Físico Material Velocidade de propagação Gasoso Ar 340 m/s Líquido Água pura 1440 m/s Sólido Alumínio 5100 m/s Características do Som 3

5 Os sons caracterizam-se através de três propriedades: a intensidade, a altura e o timbre. Intensidade: A intensidade do som é uma propriedade do som, que nos permite distinguir se o som é fraco ou forte. Consiste na energia que, atravessa uma área unitária, perpendicular à direcção de propagação, por unidade de tempo. Depende da amplitude e da frequência da onda sonora. Duas ondas com frequências diferentes, mas com a mesma amplitude, corresponde a sons com diferentes intensidades: a onda com maior frequência corresponde a um som mais forte. Duas ondas com amplitudes diferentes, mas com a mesma frequência, correspondem também a sons com diferentes intensidades: a onda com maior amplitude corresponde a um som mais forte. A intensidade da onda mede-se em Decibeis (db) Altura: A altura do som permite distinguir um som alto ou agudo, de um som baixo ou grave, e depende da frequência da onda sonora. Duas ondas com diferentes frequências, têm alturas diferentes: à onda de maior frequência corresponde um som mais agudo ou mais alto. Timbre: O timbre permite-nos distinguir dois sons com a mesma intensidade e com a mesma frequência, mas emitidos por diferentes instrumentos. Resulta da combinação do som fundamental com os seus harmónicos. É através deste que conseguimos distinguir a voz de diferentes pessoas e também o instrumento que está a ser tocado. Propriedades das ondas As ondas sonoras têm três propriedades: reflexão, refracção e difracção. Reflexão 4

6 A reflexão do som ocorre quando as ondas sonoras encontram superfícies duras e lisas, mudando de direcção ou sentido. Na reflexão temos três tipos de fenómenos, a o eco, a ressonância e reverberação. O eco acontece quando uma onda sonora embate numa superfície muito áspera e se reflecte, ouvindo-se um som igual ao anterior, pouco tempo depois. A ressonância resulta da sobreposição de sons, em que o efeito é a sensação de que este foi reforçado, ou seja, aumentada a intensidade do som emitido. Por fim, a reverberação consiste em contínuas reflexões dando uma sensação confusa de ruídos. Refracção A refracção do som acontece quando o som muda de um meio de propagação para outro, passando a mover-se com uma velocidade e direcção diferentes. Difracção A difracção do som ocorre quando a onda sonora contorna um obstáculo ou quando se dispersa ao passar por um orifício. Por isso, é que conseguimos ouvir uma pessoa, mesmo que ela esteja no outro lado da parede, pois a onda sonora contorna o obstáculo. Sons puros e complexos Som puro ou simples: são sons compostos por uma única frequência bem definida. A sua estrutura gráfica é sinusoidal. Sons complexos: resulta da combinação de sons puros. Não tem uma frequência muito bem definida. Têm uma representação gráfica não sinusoidal. Som harmónico: é um som puro cuja frequência é um múltiplo inteiro da frequência do som fundamental. O som fundamental é designado por primeiro harmónico, e tem a frequência mais baixa. 5

7 Espectro sonoro O espectro sonoro engloba todas as frequências sonoros: os infra-sons, os sons audíveis e os ultra-sons. Infra-sons: correspondem a uma banda de frequência compreendida entre os 0 e os 20 Hz. Estas ondas podem propagar-se a longas distâncias e são menos sujeitas a perturbações ou interferências que as de alta frequência. Este tipo de sons pode ser produzidos pelo vento, por algum tipo de terramotos, e até por elefantes Sons audíveis: correspondem a uma banda de frequência compreendida entre os 20Hz (som muito grave) e os 20 khz (som muito agudo). Estes limites podem alterar-se de pessoa para pessoa e com a idade. Ultra Sons: correspondem a uma banda de frequência superior a 20 khz. Alguns animais como o cão, o golfinho e os morcegos têm um limite de percepção sonora superior ao dos humanos e conseguem ouvir este tipo de sons. Os ultra-sons são também utilizado em medicina, quer para terapias contra certas doenças, quer para ecografias; e na indústria, por exemplo, para localizar imperfeições, como bolhas e fendas. Música Outra forma de utilizar o som é para a produção de música. Pode-se produzir música através de diferentes instrumentos e de maneiras diferentes. A guitarra, o piano e a harpa são instrumentos de corda, e como tal, as ondas sonoras produzem-se com a vibração destas. 6

8 Por outro lado, a flauta, como é um instrumento de sopro, produz som, quando o ar vibra no interior do tubo. O tambor e o xilofone, sendo instrumentos de percussão, produzem o som, através do bater de uma pele esticada ou de um metal. Os sons musicais produzem uma mistura de vários sons puros agradáveis, sendo por isso sons complexos. Quando um som tem uma determinada frequência, chama-se nota, e o conjunto dessas notas formam as setes notas da escala musical. Geralmente os sons musicais encontram-se entre os 20 Hz e os 5000 Hz. Ruído Quando ouvimos um som desagradável, como por exemplo o barulho de uma explosão ou um trovão, designamos por ruído. O ruído é produzido por um padrão irregular de ondas sonoras, que quando é excessivo pode prejudicar a nossa audição e afectar alguns processos corporais. Por exemplo, se tiver uma frequência muito baixa (som grave) pode actuar sobre os músculos e estômago e se tiver uma frequência muito elevada (som agudo) podem causar fadiga nervosa e cansaço mental. Alguns ruídos do nosso quotidiano podem ser visto em baixo. Ruído Nível Sonoro Grupo de amigos a conversar num tom normal 55 Camião pesado em circulação 74 Tráfego de uma avenida em movimento 85 Discoteca a intensidade sonoro 130 Aparelho Auditivo Um instrumento ao vibrar, faz com que o ar em seu redor se propague, sendo o seu último destino o nosso ouvido, como já foi falado anteriormente. As ondas sonoras penetram então no canal auditivo externo até à membrana do tímpano. O tímpano, é uma pequena membrana que separa o ouvido externo do interno, e quando as ondas o atingem começa a vibrar. 7

9 Estas vibrações vão ser transmitidas para o interior da cóclea através dos três ossículos: o martelo, a bigorna e o estribo, ligados em cadeia entre o tímpano e a janela oval. Estes três ossículos são vistos como amplificadores, aumentando a pressão das ondas sonoras cerca de 1,3 vezes. Desta forma é possível obter a agitação necessária no interior do cócleo para que as células ciliadas do ouvido interno possam identificar as frequências que compõem um certo som, e transmitir essa informação ao cérebro. Esta transmissão é efectuada pelo nervo auditivo, na forma de impulso eléctrico. Podemos concluir então, que a energia das ondas sonoras começa por ser de origem mecânica, como onda de pressão, que se propaga pelo ar, acabando na forma de impulso eléctrico que o cérebro utiliza para construir a imagem sonora correspondente. 8

10 Conclusão Com este trabalho ficámos a conhecer melhor o Som: Concluímos que o Som é o resultado de uma vibração, que depois se propaga num meio, até aos nossos ouvidos. Este também se propaga melhor nos sólidos, depois nos líquidos, e por fim nos gases. Vimos que tem três características, que nos permite distinguir os diferentes sons puros: intensidade, altura e timbre. Tem também três propriedades, a reflexão, refracção e difracção. Verificamos que os humanos apenas ouvem entre os 20 Hz e os 20 khz. Constatámos que a Música é o resultado de vários sons puros e produzem sons agradáveis, enquanto que o Ruído resulta de uma mistura irregular de várias ondas sonoras, produzindo um som desagradável nos nossos ouvidos. Por fim, chegamos à conclusão, que o som entra nos nossos ouvidos como onda mecânica, e vai chegar ao cérebro, como onda eléctrica. 9

11 Bibliografia Livros: CALDEIRA, Helena; BELLO, Adelaide. Ontem e Hoje, Física 11º ano. 1º Edição, Porto Editora. Porto, Manual Escolar ARIEIRO, Maria Elisa; CORRÊA, Carlos; BASTOS, Fernando Pires; ALMEIDA, Noémia. Preparação para o EXAME NACIONAL 2010 Física e Química A. Porto Editora. Porto, SOARES DOS REIS, Ana Maria. Preparar os Testes, Física e Química, 11º. Areal Editores. Porto, MACIEL, Noémia; MIRANDA, Ana. Eu e o Planeta Azul, Sustentabilidade na Terra, 3º ciclo. 1º Edição, Porto Editora. Porto, CASH, Terry; TAYLOR, Barbara. Ciência Divertida Som. Edição: Portugal Melhoramentos. Brasil, Equipa Editorial: DIAS, Alexandra; MIRANDA, Antonieta. Era uma vez o Corpo Humano O ouvido, Volume 13. Planeta-De Agostini, S.A. Barcelona, LLANSANA, Jordi. Atlas Básico de Física e Química. 1º edição, Didáctica Editores. Porto, LEORNARDI, Antonio. Enciclopédia da Ciência Luz, Som e Electricidade. ASA Editores. LELLO, José; LELLO, Edgar. Dicionário Enciclopédia Luso-Brasileiro, 2º Volume. Lello Universal. Porto, Internet:

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