O que é som?

O som é uma onda capaz de propagar-se pelo ar e por outros meios a partir da vibração de suas moléculas. Os sons são percebidos por nós quando eles incidem sobre o nosso aparelho auditivo, que são traduzidos em estímulos elétricos e direcionados ao nosso cérebro, que os interpreta.

Os seres humanos são capazes de ouvir uma faixa de frequências sonoras, chamada de espectro audível, que se estende entre 20 Hz e 20.000 Hz, aproximadamente. Os sons de frequências menores que 20 Hz são chamados de infrassons, enquanto os sons de frequências superiores a 20.000 Hz são chamados de ultrassons. Outros animais, tais como cães, gatos e morcegos são capazes de ouvir faixas muito mais amplas de frequências.

A velocidade com que as ondas sonoras são propagadas depende, exclusivamente, das características do meio em que se deslocam, no ar, a velocidade do som é de aproximadamente 340 m/s.

Como o som tem propriedades ondulatórias, ele pode sofrer diversos fenômenos, tais como a reflexão, refração, difração e também interferência. Nesse último, duas ou mais ondas sonoras podem tanto ser anuladas quanto ser somadas, de acordo com a posição em que se encontram.

Características do som

As principais características que distinguem um som de outro som são três: altura, intensidade e timbre.

• Altura: A altura do som diz respeito à sua frequência. Sons altos são aqueles que apresentam grandes frequências, também chamados de sons agudos. Os sons baixos, por sua vez, são aqueles que apresentam baixas frequências, tratando-se, portanto, de sons graves.

• Intensidade: A intensidade do som diz respeito à quantidade de energia que a onda sonora transmite. Essa intensidade está relacionada à amplitude da onda sonora: quanto maior a sua amplitude, maior será sua intensidade. Essa propriedade do som é medida em decibels: sons intensos são chamados de sons fortes, enquanto os sons de baixa intensidade são chamados de sons fracos.

• Timbre: O timbre do som é o que nos permite distinguir a natureza de sua fonte. Ao ouvirmos dois sons de mesma frequência e intensidade, mas que foram produzidos por instrumentos diferentes, podemos facilmente diferenciá-los. O timbre é o modo de vibração da onda sonora, e cada fonte sonora possui o seu timbre característico.

Fenômenos sofridos pelo som

Como o som é uma onda, ele está sujeito a diversos fenômenos ondulatórios, confira quais são eles:

• Reflexão: A reflexão acontece quando o som é emitido em direção a algum anteparo elástico. A reflexão do som dá origem ao eco sonoro, por exemplo.

• Absorção: Alguns meios são capazes de absorver as ondas sonoras, funcionando, assim, como bons abafadores de som. As câmaras anecoicas são exemplos práticos da absorção sonora, quase nenhum som externo é capaz de entrar nessas câmaras.

• Refração: A refração ocorre quando o som muda de meio e sofre mudanças de velocidade. Esse fenômeno é especialmente útil para a realização dos exames de ultrassonografia.

• Difração: Se o som passar através de algum obstáculo ou fenda de dimensões parecidas com o seu comprimento de onda, ele sofrerá uma difração. A difração do som faz com que ele passe através de frestas, em baixo de portas, e possa ser ouvido.

• Interferência: A interferência diz respeito à sobreposição das ondas sonoras, em alguns pontos do espaço, o som produzido por uma ou mais fontes irá sobrepor suas cristas e ondas, produzindo regiões de interferência construtiva e destrutiva. Em teatros e cinemas, o sistema de som é projetado de forma que haja o mínimo de regiões de interferência destrutiva.

Apesar de ser uma onda, o som é uma onda do tipo longitudinal e, por isso, não é capaz de sofrer polarização.

Veja também: Reflexão, refração e difração de ondas

Som na Física

Para a Física, o som é uma onda longitudinal e mecânica e que, portanto, necessita de um meio físico para ser propagada. Podemos entender o som como uma vibração que se propaga no ar e em outros meios formando regiões de compressão e rarefação, ou seja, regiões de altas e baixas pressões.

Veja também: Cinco curiosidades sobre as ondas sonoras

Como o som se propaga?

O som é produzido por vibrações transmitidas para o ar. Essas vibrações geram regiões de compressão e rarefação dos gases atmosféricos que se intercalam periodicamente, de acordo com a frequência da fonte que produz as vibrações.

Por se tratar de uma onda, o som não é capaz de transportar matéria, como pequenas partículas, mas somente energia. Observe a figura abaixo, nela é possível observar como o som é capaz de propagar-se:

As ondas sonoras produzem regiões de compressão e rarefação.

A velocidade de propagação do som depende diretamente de fatores como a elasticidade do meio. Quanto mais elástico um meio for, maior será a velocidade de propagação das ondas sonoras em seu interior. Dizemos que um meio é elástico quando ele é capaz de variar grandemente o seu volume se for sujeito a uma pressão.

Ondas e o som

O som é uma onda longitudinal, já que ele propaga-se na mesma direção da vibração responsável por produzi-lo. Além disso, o som é uma onda mecânica, pois só é capaz de propagar-se em meios físicos como ar, água, metal etc. Sendo uma onda, o som apresenta propriedades, como velocidade de propagação, comprimento de onda, frequência e amplitude:

• A velocidade (v) do som depende do meio no qual ele é propagado, meios físicos de maior elasticidade tendem a propagar o som com mais facilidade, em razão da proximidade entre as suas moléculas. Para comparação, enquanto o som propaga-se no ar a uma velocidade próxima de 340 m/s, sua velocidade de propagação pode superar 5000 m/s, quando ele é propagado em uma barra de ferro.

• A frequência (f) de uma onda sonora é medida em Hz, essa frequência define a sua altura, isto é, quanto maior é a frequência do som, mais agudo, ou alto, esse som é. Ao contrário, sons de baixas frequências são chamados de sons graves, ou baixos. Os seres humanos são capazes de perceber somente sons entre 20 Hz e 20.000 Hz.

• O comprimento de onda (λ) do som é o espaço necessário para que a onda sonora produza uma oscilação completa, também pode ser entendido como a distância entre duas cristas ou dois vales de uma onda. Metade de um comprimento de onda é o equivalente à distância entre uma crista e um vale.

• A amplitude da onda sonora define a sua intensidade, ou a quantidade de energia que essa onda carrega consigo, que também pode ser entendida como o “volume do som”. A amplitude da onda sonora é mostrada no perfil de onda mostrado na figura abaixo:

A figura acima relaciona a intensidade da onda sonora com a distância que ela percorre.

Velocidade do som

A velocidade do som é medida em relação ao meio em que ele é propagado. Não existe velocidade relativa entre o som e o seu observador, e esse comportamento dá origem ao efeito Doppler: a mudança na frequência aparente do som em razão do movimento relativo entre uma fonte sonora e um observador.

Podemos calcular a velocidade do som se conhecemos a sua frequência e o seu comprimento de onda. Para tanto, basta fazermos o seguinte cálculo:

v – velocidade do som

λ – comprimento de onda

f - frequência

A tabela abaixo apresenta a velocidade de propagação do som em alguns meios conhecidos, confira:

Além de sua dependência com o meio, a velocidade do som também depende da temperatura. Por exemplo, sob uma temperatura de 30 ºC, a velocidade do som no ar é de aproximadamente 350 m/s, enquanto que, para uma temperatura de 21ºC, sua velocidade é de 344 m/s. A lei empírica que define a dependência da velocidade do som com a temperatura do ar é mostrada abaixo, confira:

T – temperatura do ar, em graus Celsius