A Natureza Física do Som

Noções de Física Acústica

(Do treinamento: A Natureza Física do Som)

Introdução

É comum a maioria das pessoas associarem a palavra som a um som agradável e a palavra ruído a um som desagradável. Porém ambos são dispersão de energia acústica, com harmonia no primeiro caso e desarmonia completa no segundo caso. E por esta última percepção objetiva que se define som e ruído.

A Natureza Física do Som

Som é energia acústica e para entender energia é preciso entender o que é trabalho. Fisicamente trabalho é a capacidade de realização de alguma coisa, é uma medida de uma forma de energia aplicada ou transferida como força ao longo de um deslocamento. Ou seja:

T = F*D,

onde: T é trabalho, F é força e D um deslocamento.

Verificam-se várias formas da energia se dissipar, em diversos meios. É possível definir dois grupos principais, os que não precisam de um meio material para se propagar e os que precisam. No primeiro grupo estão as formas de energia eletromagnéticas, e no segundo as mecânicas. Se para o primeiro grupo a primeira energia é a elétrica, ou eletromagnética, para o segundo é a acústica. Mas ainda existem outras formas de dissipação: Luminosa, Solar, Nuclear, Eólica, Térmica, Mecânica, Hidráulica e Pneumática.

É comum a energia transformar-se em várias formas para dissipar-se final e geralmente em calor.

O Som é a dissipação de energia através de ondas mecânicas que, em um determinado espaço e um dado tempo, possuem (ou não - ruído) uma lei harmônica que as rege e que as torna agradável ou desagradável ao ouvir.

A onda sonora define-se por pelo menos três elementos de onda:

1. Intensidade.
2. Freqüência.
3. Comprimento da onda.

(a) Lê-se nas coordenadas verticais, ou ordenadas, os valores de volume sonoro, geralmente em dB; (b) nas abscissas ou eixo horizontal, estão expressos os valores de freqüência sonora, geralmente em Hz.

A onda acima é uma onda sonora plana. Este fenômeno ocorre principalmente em dutos muitíssimos compridos. Geralmente o som possui uma propagação esférica, com as mesmas características.

O som é uma onda mecânica e precisa de um meio físico para conseguir se propagar. E a medida que ele se afasta da fonte, em ambiente onde não há reflexões sonoras e nem obstáculos, a intensidade dele cai pela metade ao dobro da distância.

D=1/S,

Onde: D é distância e S intensidade sonora.

Se há propagação, movimento, existem também as referências de tempo (única) e de espaço (tripla). Ou seja, o som ocorre em momentos e locais diferentes a medida que se propaga. E pela lei do inverso do quadrado, acima citada, há também a perda da percepção de freqüências por perda de energia.

Sim, existem frequências diferentes na onda plana. Quanto maior o comprimento da onda, maior a percepção de sons graves e quanto menor, maior a percepção de sons agudos. Ouvimos uma coleção de freqüências juntas ao escutar uma fonte sonora qualquer.

Como normalmente a propagação do som ocorre no ar. E as condições do ar o influenciam. A velocidade de propagação do som no ar é diretamente proporcional à temperatura e à pressão sonora. Isso quer dizer que o som será mais veloz na região nordeste do Brasil do que no sul; também o som será mais veloz nos litorais que nas serras.

Porém a velocidade do som é inversamente proporcional à umidade relativa. Isso significa que em um dia chuvoso o som será mais lento que em dias secos.

Tal fenômeno é facilmente percebido em ambientes abertos. E é necessária a observação de tais fatores para a boa sonorização de um lugar qualquer.

Ambientes fechados também variam suas características quanto a sonorização por fatores naturais. Mas é preciso treinamento e eventualmente equipamentos para tal observação. Em ambiente fechado podem ocorrer outros fenômenos.

Acusticamente, em um ambiente fechado, quando o som é emitido por uma fonte, as várias freqüências se comportarão de forma diferente. Algumas tendem a encher o ambiente de forma mais lenta. Outras se chocam com as paredes e barreiras do ambiente e chegam ao ouvido humano em vários volumes e tempos (momentos) diferentes. Isso dá a sensação psicoacústica de espaço. Este efeito é chamado de reverberação.

Tal efeito pode ser agradável ou desagradável; pode inclusive tornar inteligível a palavra falada, e mais ainda a cantada. Por isso existem tratamentos acústicos especiais para ambientes fechados.

Não são apenas os fenômenos tipicamente acústicos que contribuem para a inteligibilidade da mensagem que quer se passar. Distorções devido às características do sistema de sonorização ou do ambiente ocorrem com freqüência.

O fenômeno da distorção por intermodulação pode acontecer quando há misturas de mais de uma onda sonora, defasadas entre si. Ocorrerão ondas sonoras de freqüências espúrias, surgidas das somas e diferenças das ondas originais, que interferirão podendo inclusive se formar uma sensação psicoacustica da existência de um som que na verdade não existe.

Em ambiente aberto ocorre o efeito Doppler. Ele é a sensação gerada por uma fonte sonora em movimento sobre um observador parado. A impressão é que a tonalidade do som se modifica a medida que  fonte sonora se movimenta. Quando se quer garantir que a fonte permanece a mesma para todos os ouvintes este distúrbio causa transtornos.

Conclusão

O som é a conseqüência psicoacustica da dissipação da energia acústica. Percorre toda a matéria desde a fonte que p gera, dissipando energia que ao final será percebida como calor. Para que haja entendimento da mensagem do som é preciso, em muitos casos, cuidar para que a onda sonora se propague adequadamente.

Referencias

  BISTAFA, Sylvio R., Acústica Aplicada Ao Controle do Ruído, 1ª edição – 2006. Ed Edgard Blücher

  CYSNE, Luiz Fernando O., A Bílbia Do Som, 1ª edição – 2006. Ed. Cysne.