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Propriedades do som (amplitude, período, frequência, comprimento de onda)

Transcrição de vídeo

RKA4JL - Uma onda sonora se parece com isto, mas como visualmente enxergar uma onda sonora? Bem, no ar por onde viaja uma onda sonora, nós podemos ver isto. Entretanto, se eu precisar de uma outra representação visual para o som, nós podemos ligar o alto-falante a um osciloscópio e vamos ter outra representação visual do som, que seria este gráfico. Dizemos que este gráfico representa a onda sonora porque, se nós nos concentramos em uma única molécula de ar, veremos que ela se mexe para frente e para trás, como o gráfico de seno ou cosseno. O eixo horizontal representa o tempo e o vertical, o deslocamento daquela molécula indo e voltando. A linha central representa a posição de equilíbrio de uma molécula que não sofreu perturbação nesta situação. Aumentando a intensidade do som, nós vemos as oscilações ficarem mais compridas e o som mais forte. O deslocamento máximo da molécula a partir da sua posição de equilíbrio é chamado de amplitude. Cuidado: amplitude não é o comprimento do deslocamento total, é somente um deslocamento máximo medido a partir da posição de equilíbrio. Outra ideia-chave é o período de uma onda sonora. O período é definido como o tempo que uma molécula leva para completar o movimento total de ir e voltar, ou seja, o movimento completo de um ciclo. Nós medimos o período em segundos, então, período é o número de segundos que uma molécula precisa para completar um ciclo e usamos a letra T maiúscula para representá-lo. Se diminuirmos o período, o tempo que uma molécula leva para oscilar, indo e voltando, diminuirá, e note que as características do som serão alteradas. Com menos tempo de oscilação, nós notamos uma nota mais alta no som. E uma ideia intimamente relacionada ao período é chamada de frequência. Ela é definida como um sobre o período. Então, já que período é o número de segundos por oscilação, a frequência é o número de oscilações por segundo. A unidade de medida de frequência é 1 sobre segundo, conhecida como “hertz”. Ondas sonoras audíveis estão normalmente na faixa entre centenas de e milhares de hertz. Por exemplo, a nota A é uma nota que faz com que a molécula de ar percorra o ciclos 440 vezes por segundo, ou seja, sua frequência é de 440 hertz. Notas mais altas têm frequências mais altas e notas mais baixas, frequências mais baixas. Os humanos conseguem ouvir frequências mínimas em torno de 20 hertz e máximas em torno de 20 mil hertz, mas se o alto-falante fosse capaz de vibrar em frequências maiores que 20 mil hertz, nós não ouviríamos, mas um cachorro, por exemplo, seria capaz de ouvi-la. Os cachorros podem ouvir frequências até em torno de 40 mil hertz. *Não se preocupe, não há áudio agora. Outra ideia-chave em ondas sonoras é a ideia do comprimento da onda sonora. Se o som viaja no ar, então as moléculas de ar estão sendo comprimidas em uma certa região e ficam afastadas em outra região. Se você acha a distância entre duas regiões de compressão, você acaba de determinar o comprimento de onda daquela onda sonora. Já que o comprimento de onda é uma medida de distância, a unidade de medida é metro, mas atenção para não confundir comprimento de onda e período. Período é o tempo que uma molécula leva para completar o ciclo da onda e o comprimento de onda é a distância entre duas regiões de compressão do ar. É normal confundir esses conceitos, porque é uma alternativa gráfica para representar a onda sonora. Veja isto: antes da onda movimentar o ar, cada molécula de ar tem uma posição de equilíbrio. Há uma certa distância do alto-falante que podemos medir em metros. Este número representa a posição de equilíbrio de uma molécula que ainda não foi perturbada pela onda. Assim, quando a onda sonora começa a passar, as moléculas de ar são deslocadas daquela posição, então o gráfico alternativo que poderíamos fazer seria o deslocamento da molécula de ar em relação à sua posição antes. Este gráfico nos permite saber, para um momento em particular no tempo, o quanto a molécula foi deslocada em relação àquela posição particular no espaço. O gráfico nos mostra que em algumas regiões o ar é deslocado bastante a partir da posição de equilíbrio, e em outras regiões o ar não é tão deslocado em relação à posição de equilíbrio. Para este tipo de gráfico, a distância entre os picos é justamente o comprimento de onda, não o período, porque estamos medindo a distância entre duas regiões de compressão do ar no espaço. Então, atenção: para uma onda sonora, um gráfico de deslocamento versus tempo representa aqui certa partícula que está se deslocando em função do tempo e o intervalo entre os picos é o período da onda. Mas o gráfico de deslocamento versus posição de equilíbrio representa uma foto do deslocamento de todas as moléculas de ar daquela onda em relação à posição de equilíbrio, e nesse tipo de gráfico, a distância entre dois picos representa o comprimento de onda. Até o próximo vídeo!