Acústica 

A acústica é o ramo da física que estuda o som, suas propriedades e como ele se propaga através de diferentes meios. O som é uma onda mecânica que precisa de um meio material, como ar, água ou sólidos, para se propagar. A acústica investiga como o som é gerado, transmitido e percebido.

Som, Infrassom e Ultrassom

O som é uma onda longitudinal que se propaga por compressões e rarefações no meio material. Quando um objeto vibra, ele cria variações de pressão que se propagam através do meio, atingindo nossos ouvidos e sendo interpretadas como som. A faixa de frequências audíveis para os seres humanos vai de aproximadamente 20 Hz a 20.000 Hz.

Infrassom são ondas sonoras com frequências abaixo de 20 Hz, inaudíveis para o ouvido humano. Alguns animais, como elefantes, podem perceber infrassons, e essas ondas são utilizadas em áreas como a geofísica para monitorar terremotos.

Ultrassom são ondas sonoras com frequências acima de 20.000 Hz, também fora da faixa de audição humana. Os ultrassons são amplamente utilizados em aplicações tecnológicas e médicas, como o ultrassom para diagnóstico e os sistemas de sonar.

Características da Propagação Sonora

A propagação do som depende de vários fatores, incluindo o meio no qual ele se propaga. As ondas sonoras se propagam mais rapidamente em sólidos, seguidas por líquidos, e mais lentamente nos gases. Isso ocorre porque a velocidade do som depende da densidade e da elasticidade do meio.

Além disso, o som se propaga de maneira diferente dependendo da temperatura do meio. Em condições mais quentes, as moléculas do meio estão mais agitadas, o que facilita a transmissão das vibrações sonoras. No ar, a velocidade do som é de aproximadamente 343 m/s a 20 °C.

O som também pode sofrer reflexão (como no eco), refração (mudança de direção ao passar de um meio para outro) e difração (capacidade de contornar obstáculos ou se espalhar após passar por uma abertura).

Qualidades Fisiológicas do Som

As qualidades fisiológicas do som são propriedades percebidas pelos seres humanos e que ajudam a distinguir diferentes tipos de som. As três principais qualidades são altura, timbre e intensidade.

Altura do Som

A altura do som está relacionada à frequência da onda sonora. Sons de frequência alta são percebidos como sons agudos, enquanto sons de frequência baixa são percebidos como sons graves. A altura é uma das características que nos permite distinguir uma nota musical de outra.

Por exemplo, o som de um violino é mais agudo do que o de um contrabaixo devido à diferença nas frequências das vibrações que esses instrumentos produzem.

Timbre

O timbre é a característica que permite distinguir dois sons de mesma altura e intensidade, mas provenientes de fontes diferentes. Ele está relacionado à forma da onda sonora, que varia de acordo com a composição dos harmônicos gerados por cada instrumento ou fonte sonora.

Por exemplo, ao tocar a mesma nota musical em um piano e em um violão, a altura e a intensidade podem ser iguais, mas o timbre dos instrumentos será diferente, pois as ondas sonoras geradas por cada instrumento possuem formas distintas.

Intensidade Sonora e Nível de Intensidade Sonora

A intensidade sonora está relacionada à quantidade de energia que uma onda sonora transporta por unidade de área. Ela depende da amplitude da onda: quanto maior a amplitude, maior será a intensidade do som. A intensidade sonora é medida em watts por metro quadrado (W/m²).

O nível de intensidade sonora, por sua vez, é uma medida logarítmica da intensidade do som, expressa em decibéis (dB). Essa escala é usada porque o ouvido humano é sensível a uma vasta gama de intensidades sonoras, e uma escala logarítmica permite representar essa ampla faixa de maneira mais compacta. Um aumento de 10 dB corresponde a uma multiplicação por 10 na intensidade sonora.

O nível de som em uma conversa comum é de cerca de 60 dB, enquanto sons acima de 120 dB, como o de uma turbina de avião, podem causar dor ou até danos auditivos permanentes.

Efeito Doppler-Fizeau

O efeito Doppler-Fizeau descreve a mudança na frequência do som percebido quando a fonte sonora e o observador estão em movimento relativo um em relação ao outro. Se a fonte de som se aproxima do observador, a frequência do som percebido aumenta (som mais agudo). Se a fonte se afasta, a frequência percebida diminui (som mais grave).

Esse efeito pode ser observado em situações cotidianas, como o som de uma sirene de ambulância. Quando a ambulância se aproxima, o som da sirene é mais agudo, e quando ela se afasta, o som se torna mais grave.

O efeito Doppler também é utilizado em várias áreas, como na astronomia para medir a velocidade de estrelas e galáxias e na medicina, por meio do ultrassom Doppler, para avaliar o fluxo sanguíneo.