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O que é o Som ? Alguns conceitos e aplicações

 
10.09.2000 - 09:09

Todos já tivemos a oportunidade de ver como se produzem e transmitem as ondas na água ao atirarmos uma pedra num lago. Da mesma maneira, também o som se propaga de uma forma ondulatória, fruto de uma vibração mecânica, no qual as cristas e os seios das ondas são, correspondentemente, compressões e depressões de um qualquer meio físico elástico (por ex., o ar).

É assim compreensível a impossibilidade de existir som no vácuo, assim como a possibilidade da sua propagação noutros meios que não o ar (água, diversos sólidos e gases): é necessário que exista sempre um meio material, passível de ser condensado ou rarefeito, entre a origem sonora e o ouvido. São exactamente estes padrões de condensação e rarefacção que são a essência do processo de gravação em fita magnética, onde uma corrente eléctrica magnetiza uma fita de um determinado metal (ferro nas k7's Tipo I ou crómio nas k7's Tipo II) e um íman detecta as bandas magnéticas para sua reprodução.


As ondas sonoras são vibrações mecânicas com uma frequência variável. Frequência é o n.º de compressões num certo período de tempo. Quando esse período de tempo é 1 segundo a frequência mede-se em hertz (Hz). No caso da voz humana, a vibração das cordas vocais pode actuar sobre as moléculas do ar, facilmente móveis, comprimindo-as e separando-as numa frequência que pode ir desde os 20 Hz até aos 12 kHz. A gama de frequências perceptíveis pelo ouvido humano

está confinada entre os 16 Hz e os 20 kHz. Isto quer dizer que o nosso tímpano é capaz de oscilar 16 a 20 000 vezes por segundo, fruto das vibrações do ar, transformando-as em impulsos nervosos que são identificados pela zona auditiva do cérebro. Poucos têm a capacidade para ouvirem toda esta gama de sons (dos 16 Hz aos 20 kHz) ou mesmo sons próximos destes limites, contribuindo para reduzir a sensibilidade factores como a idade e as exposições a sons muito altos. Acima dos 20 kHz temos os ultra-sons e abaixo dos 16 Hz os infra-sons. É também conhecida a capacidade superior dos ouvidos caninos, assim como outros animais, para ouvirem gamas sonoras já pertencentes aos ultra-sons.

Um exemplo muito interessante do uso dos ultra-sons é o que se passa com o conhecido morcego. Este mamífero é cego e apercebe-se dos obstáculos, assim como das suas presas, por um sistema semelhante ao de um radar: emite periodicamente um "guincho" ultra-sónico inaudível pelo homem, cuja reflexão nos obstáculos é captada por um órgão receptor que determina a posição destes.


A alta frequência dos ultra-sons faz com que a onda emitida tenha energia para alcançar grandes distâncias, ou grandes profundidades como no caso da sonda acústica, e o curto comprimento de onda faz com que possam ser distinguidos pormenores insignificantes.Outro fenómeno curioso é o facto de cada material ou objecto ter aquilo a que se chama de frequência de ressonância. Quando atingido por ondas sonoras da mesma frequência que a sua própria frequência de ressonância, um objecto começa a vibrar. É desta forma que, de facto, é possível que a tradicional cantora de ópera avantajada e com voz estridente consiga partir os vidros. Para tal só necessita de dar uma nota na frequência de ressonância desse material, normalmente frequências muito agudas, energéticas suficientes para fazer vibrar ao ponto de quebrar. Este fenómeno é aproveitado, por ex., na microbiologia como um método de esterilização ou extracção de produtos intracelulares. Vibrações de frequência da ordem dos 10 MHz rebentam a parede celular das bactérias levando à sua morte.



Por sua vez, os infra-sons também têm aplicações práticas. Os movimentos sísmicos dão origem na Terra a ondas mecânicas com uma frequência demasiado baixa para serem audíveis. Essas ondas são registadas pelos sismógrafos e podem alertar para um sismo.

O som caracteriza-se por 3 elementos básicos: Tom, Intensidade e Timbre. O primeiro , o tom, prende-se com o descrito anteriormente: a tonalidade de um som é determinada pelo n.º de compressões que chegam ao ouvido numa certa unidade de tempo, ou seja, pela frequência; esta é baixa se o comprimento de onda (distância entre as condensações) for grande correspondendo a sons graves, e alta se a distância for pequena correspondendo a sons agudos.


A intensidade sonora é determinada pela amplitude das condensações sonoras que chegam ao ouvido. Grandes amplitudes dão origem a sons fortes enquanto pequenas dão origem a sons fracos.


Por fim, o timbre é o elemento que permite distinguir dois sons com a mesma intensidade e tom. Um piano e um violino a tocar a mesma nota com intensidades iguais não produzem o mesmo som e isso deve-se ao timbre que é específico de cada fonte sonora. Nem mesmo dois pianos têm o mesmo timbre. Isto deve-se ao facto que qualquer som é, na prática, uma mistura de sons isolados, constituída por uma nota fundamental e os seus harmónicos. O timbre é o padrão de frequências específico de cada fonte sonora que é a mistura de todos os sons isolados que essa fonte emite, cada um deles com o seu tom e intensidade, claro está.



Uma mistura de sons sem nenhum padrão apresenta-se muito desagradável ao ouvido e denomina-se ruído. O tom, a intensidade e o timbre não influenciam a velocidade de propagação do som que é constante para determinado meio. São as características físicas do ar, como a sua constituição, temperatura e pressão, que determinam a velocidade aproximada de 340m/s; num material elástico como o aço a velocidade de propagação do som é cerca de 15 vezes maior e é por isso que, por ex., se tornou comum no cinema ver-se alguém a encostar a cabeça aos trilhos de um comboio.



É perante a complexidade inerente ao esmiuçar de algo tão corriqueiro e banal como o som, que nos apercebemos da beleza deste fenómeno biofísico. É desta forma que, a juntar ? arte de uma melodia, ficarei sempre perplexo ao presenciar a complexidade sonora de uma peça de música.



Autor: Nuno Teixeira Marcos
 
 
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