Conceitos e definições

Acústica: é estudo do som.

Onda: é uma perturbação oscilante de alguma grandeza física no espaço e periódica no tempo. A oscilação espacial é caracterizada pelo comprimento de onda e o tempo decorrido para uma oscilação é medido pelo período da onda, que é o inverso da sua frequência. Estas duas grandezas estão relacionadas pela velocidade de propagação da onda.

Som: o som é a propagação de uma frente de compressão mecânica ou onda mecânica; é uma onda longitudinal, que se propaga de forma circuncêntrica, apenas em meios materiais,como os sólidos, líquidos ou gasosos.

Elementos de onda
Amplitude, período, frequência, defasagem, deslocamento vertical.

Ondas transversais e ondas longitudinais
Ondas transversais são aquelas em que a vibração é perpendicular à direção de propagação da onda; exemplos incluem ondas em uma corda ou as ondas geradas por uma pedra que cai sobre a superfície plana de um lago
Ondas longitudinais são aquelas em que a vibração ocorre na mesma direção do movimento como por exemplo as ondas sonoras.


Propriedades da onda

Propagação: na propagação do som observam-se os fenômenos ondulatórios de interferência, difração, refração, reflexão e efeito Doppler.

Reflexão: a reflexão sonora é um fenômeno que caracteriza o desvio sofrido pela frente de onda quando atinge uma superfície refletora, originando uma trajetória de retorno onde o ângulo de reflexão é simétrico ao ângulo de incidência.

Refração: a refração sonora é um fenômeno que caracteriza o desvio sofrido pela frente de onda quando passa de um campo ondulatório a outro meio de elasticidade ou compressibilidade diferente, mantendo a frequência constante e sofrendo uma alteração do comprimento de onda e da velocidade de propagação.

Difração: a difração sonora é um fenômeno que caracteriza a propriedade da frente de onda ser capaz de contornar certos obstáculos que encontra durante sua propagação.

Interferência: a interferência é o fenômeno que ocorre quando dois sinais de frequências iguais se superpõem e se reforçam ou se anulam, em diferentes proporções, conforme estejam em concordância ou oposição de fase.

Dispersão: é a separação de uma onda em outras de diferentes frequências.

Vibração: algumas ondas são produzidas através da vibração de objetos, produzindo sons, exemplos: Cordas (violão, violino, piano, etc.) ou Tubos (órgão, flauta, trompete, trombone, saxofone, etc.)

Polarização: a onda pode ser polarizada pela utilização de um filtro de polarização. A polarização de uma onda transversal descreve a direção de oscilação no plano perpendicular à direção da viagem.

Reforço: o fenômeno de reforço ocorre quando o som direto atinge o tímpano e o som refletido reforça a ação do som direto, dentro da janela de percepção do primeiro som.

Propriedades do som

Altura: a altura é a percepção de sons graves e agudos, frequências baixas e altas, medidas em Hertz (Hz).

Intensidade: é uma característica do som que está relacionada à energia de vibração da fonte que emite as ondas. A intensidade sonora é medida em bel, em homenagem ao cientista Graham Bell e por convenção, 1dB = 0,1 bel.

Timbre: o timbre é a qualidade sonora que nos permite distinguir os sons, independente da sua altura, intensidade ou duração. Sons com altura, intensidade e duração iguais, produzidos por instrumentos diferentes, podem ser identificados pela variação do timbre.

Duração: é o tempo de em que um determinado som é executado.

Conceitos complementares

Eco: o fenômeno do eco ocorre quando o som refletido chega ao ouvido, passada a fase de persistência auditiva. Para que ocorra este fenômeno, a distância do observador à superfície de reflexão deve ser superior a 17 metros.
Para se distinguir os sons, tem deve haver, no mínimo, um intervalo de tempo de 0,1 segundo, e como se sabe, a velocidade de propagação do som no ar é de 340 m/s e que d = v.t. Então, d = 340 x 0,1 = 34 metros para se ouvir o som. Como o som tem de ir e bater na superfície refletora e voltar = 34/2 = 17 m.

Reverberação: o fenômeno da reverberação ocorre quando diversas reflexões do mesmo som chegam ao ouvido com tempos de atraso diferentes, dentro da janela de persistência auditiva. Isso ocorre quando o intervalo de tempo entre duas reflexões sucessivas é menor que 100 m/s. O resultado é a criação de um campo reverberante que, a partir de certo grau, impede o discernimento, tanto do som direto quanto do som refletido, e perdura, por algum tempo, depois da extinção do som original.

Ondas Estacionárias: As ondas estacionárias constituem um fenômeno derivado da reflexão do som, caracterizado pela superposição do som direto e do som refletido em concordância de fase.

Ressonância: é a tendência de um sistema a oscilar em máxima amplitude em certas frequências. Nessas frequências, até mesmo forças periódicas pequenas podem produzir vibrações de grande amplitude, pois o sistema armazena energia vibracional.

Velocidade do som: é a velocidade de propagação de uma onda sonora em um determinado meio. No caso do ar em condições normais, 343,4 m/s.

Barreira sônica: é a aparente barreira física causada pela compressão do ar no limiar de um corpo atingir a velocidade do som.

Efeito Doppler: a velocidade de propagação de uma onda é uma função exclusiva das propriedades do meio. Como consequência, quando uma fonte sonora se desloca em relação ao receptor, ocorre um fenômeno de variação da frequência percebida, que é denominado efeito Doppler.

Batimento e Som de Tartini: o batimento é o fenômeno que ocorre quando dois sinais de frequências diferentes se superpõem, alternando períodos de concordância e oposição de fase a intervalos de tempo regulares. Quando a frequência dos batimentos atinge o limiar da audição, ouvimos o que o físico alemão Herman Helmholtz chamou de “som de combinação”, anteriormente conhecido como “som de Tartini”, em homenagem ao violinista italiano Giuseppe Tartini, considerado o descobridor do efeito.

Série de Fourrier: em 1822, o matemático francês Joseph Fourier descobriu que ondas sinodais podem ser usadas como blocos para construir, ou descrever, qualquer tipo de onda periódica, incluindo ondas quadradas. Fourier usou isso como ferramenta analítica no estudo das ondas. Qualquer forma de onda não-sinusoidal, tais como as ondas quadradas, ou mesmo os sons irregulares produzidos pela fala humana, são um conjunto de ondas sinusoidais de diferentes períodos e frequências juntas. A técnica para se transformar uma forma de onda complexa em suas componentes sinusoidais é chamada de transformada de Fourier.

Dimensões da onda: as ondas ainda podem ser caracterizadas, segundo as dimensões de propagação como: unidimensionais, que são as que se propagam em uma única de direção como as geradas em cordas; bidimensionais, que são as que se propagam em um plano como as ondas na superfície de um lago e  tridimensionais, que são aquelas ondas que se propagam nas três dimensões, como as ondas sonoras.

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