domingo, 8 de junho de 2014

O OUVIDO HUMANO




Observa com atenção o vídeo que se segue, mostrando todas as partes e funcionamento do ouvido.


O ESPECTRO SONORO é o conjunto das frequências de vibração que podem ser produzidas por diversas fontes sonoras.
Encontra-se dividido em três zonas:

- Infra-sons
- Sons audíveis
- Ultra-sons

SONS AUDÍVEIS
São aqueles que o ser humano consegue ouvir,estando compreendidos entre os 20 HZ (os mais graves que os nossos ouvidos captam) e os 20.000 Hz (os mais agudos que os nossos ouvidos captam).
Os animais conseguem ouvir ainda mais grave e mais agudo que os humanos. Por exemplo, os cães ouvem entre os 15 Hz e os 50.000 Hz e os morcegos entre 1000 Hz e 120.000 Hz.

INFRA-SONS
São os sons com frequência inferior a 20 Hz. Estes sons não são captados pelos ouvidos humanos mas podem provocar náuseas e perturbações intestinais. Normalmente são captados pelos animais.
São exemplo destes sons, os produzidos pelos movimentos da crosta terrestre, em sismos ou erupções vulvânicas e que são apenas captados pelos sismógrafos.

ULTRA-SONS
São os sons com frequência superior a 20.000 Hz. Estes sons também não são captados pelo ouvido humano. Os ultra-sons têm grande utilidade em áreas como a medicina (ecografias), na pesca (sonar para encontrar cardumes), etc.
Alguns animais comunicam e orientam-se através de ultra-sons como é o caso dos golfinhos e dos morcegos.



Podes ainda ver aqui um episódio da série "O corpo humano" sobre o ouvido.





Bibiografia:

ONDAS SONORAS

O som, tal como a luz ou uma onda de rádio, propaga-se através de ondas. No caso das ondas sonoras, estas resultam de uma perturbação do meio material em que o som se está a propagar.
Não é possível visualizar as vibrações das partículas do meio material, mas podemos observar uma situação semelhante no que acontece na superfície da água de um lago quando lhe atiramos uma pedra. Neste caso, a onda propaga-se a partir do ponto onde foi lançada a pedra até à margem do lago.
Se observarmos atentamente o movimento da folha, verificamos que ela apenas sobe e desce com a ondulação da água e não se desloca.



As ondas que ocorrem à superfície do lago são ondas transversais e longitudinais. A onda propaga-se na horizontal (do local onde caiu a pedra até à margem), enquanto que as partículas de água vibram na vertical (sobem e descem como a folha). As partículas do meio transmitem energia umas às outras e não se deslocam, tal como podes observar no vídeo de simulação que se segue:


O mesmo acontece quando se faz vibrar uma mola, como a do vídeo seguinte:


 Assim, ondas longitudinais são aquelas em que a vibração ocorre na mesma direção do movimento e ondas longitudinais são aquelas em que a vibração é perpendicular à direção da propagação da onda.

 Podes utilizar um simulador de ondas numa corda fazendo o download no endereço em baixo. Depois de descarregares o ficheiro, clica sobre o icone do ficheiro com o botão direito e seleciona a opção "Abrir com...»Java (TM) Platform".







Bibliografia:

















VELOCIDADE DO SOM

Na tabela apresentada podemos ver as diferentes velocidades de propagação do som em diferentes materiais.

Como se pode ver, o som propaga-se mais rapidamente nos sólidos e é mais lento nos gases. A temperatura do meio também pode afetar essa velocidade. 

No ar, a velocidade do som é em média de 340 m/s. Isto significa que uma onda percorre 340 metros num segundo.

COMO DETERMINAR A VELOCIDADE DO SOM?

A velocidade pode ser determinada através da seguinte fórmula:


Neste caso, a distância mede-se em metros e o tempo em segundos, ou seja, m/s.




PROPRIEDADES DO SOM

Um som apresenta as seguintes propriedades:

- altura
- intensidade
- timbre
- duração

ALTURA - no que respeita à sua altura, os sons podem ser classificados em sons agudos e sons graves.
Os sons graves, também chamados baixos, são sons com maior comprimento de onda (baixa frequência).
Os sons agudos, ou altos, têm um menor comprimento de onda (alta frequência).
As frequências medem-se em Hertz = Hz e corresponem ao nº de ciclos/segundo.







INTENSIDADE - em termos de intensidade, os sons podem ser fortes ou fracos. A intensidade de uma onda sonora depende da amplitude dessa onda. Um som com uma maior amplitude é um som forte, enquanto que um som com uma pequena amplitude é um som fraco.
A capacidade que o ouvido humano tem de sentir um som depende da intensidade do som mas também da sua frequência. Os sons muito fracos não são sentidos e os sons muito fortes podem provocar lesões.


Em homenagem ao cientista norte-americano Graham Bell (1847-1922), que estudou o som e inventou o telefone, a intensidade sonora é medida em bel (B) ou decibéis (dB). O decibel é igual a 0,1 B.

Escala de décibeis

Para medirmos a intensidade do som usamos um sonómetro.


TIMBRE - esta propriedade do som permite-nos distinguir uma fonte sonora de outra, apesar de estarem a produzir sons com a mesma frequência e intensidade.
Imagina uma nota musical. Se tocarmos essa mesma nota num piano e num violino, mesmo que a intensidade seja a mesma, conseguimos perceber que são instrumentos diferentes. Isso é o timbre.

Cada fonte sonora produz uma onda sonora complexa diferente, cuja forma pode ser visualizada num osciloscópio.


DURAÇÃO - representa simplesmente o tempo que o som dura e mede-se em segundos.



 














 

SOM - PRODUÇÃO E PROPAGAÇÃO

PRODUÇÃO DO SOM

Vamos fixar uma lâmina de aço muito fina para que ela possa oscilar conforme indica a figura ao lado.
  
Quando deslocamos a lâmina, a sua extremidade livre começa a oscilar para a direita e para a esquerda.
Se a lâmina vibrar com rapidez, produzirá um som, mostrando que os sons são produzidos pela matéria em vibração.
À medida que a lâmina oscila para a direita, ela pressiona as moléculas do ar, comprimindo-as, transferindo-lhes energia na direção da compressão. Ao mesmo tempo, as moléculas do ar, situadas à esquerda, expandem-se e tornam-se rarefeitas, o que lhes retira energia.
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 a frente e para trás, recebendo energia das moléculas mais próximas da fonte e transmitindo-a para as moléculas mais afastadas dela.


Concluímos assim que os sons são produzidos por vibrações.

Para que as vibrações se propaguem, é necessário que exista um meio natural.

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 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.
A tabela seguinte apresenta a velocidade de propagação do som a 25°C. 

Meio
Velocidade (m/s)
Ar346
Água1498
Ferro5200
Vidro4540




Bibliografia:
- www.http://ww2.unime.it/weblab/awardarchivio/ondulatoria/index.htm
- http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Acustica/som.php
- www.explicatorium