Por que os sons ficam mais suaves?

RKA6GM Se você está em um show e, aqui, estão os alto-falantes, a pergunta é: por que o som que chega para você, que está mais perto do alto-falante, é mais intenso do que para quem está mais distante? Parece uma pergunta um pouquinho estúpida, mas ela não é, e nós vamos entender a razão disso acontecer. Para entender, vamos analisar um pouquinho o que acontece, aqui temos o alto-falante. Naturalmente, o alto-falante está emanando ondas de som, mas vamos imaginar um único pulso sonoro. Ele emitiu um único pulso, e vamos olhar para esse pulso, depois, essa ideia pode ser estendida para pulsos consecutivos. Ao emanar um pulso, temos aqui um círculo, que representa a onda, a sequência inicial da compressão que esse pulso faz sobre o ar. Se eu olhar para essa mesma onda, um pouquinho mais tarde, nós vamos ver um outro círculo aqui, não vamos enxergar, é lógico, mas podemos representar, e ele vai se afastando do alto-falante, que é o que faz com que ele chegue aos ouvidos das pessoas mais distantes. Então, aquele pulso, que estava representado no primeiro círculo, vai se deslocando. E aí, a algum tempo, ele vai estar aqui onde estou marcando este segundo círculo, e vai continuar se deslocando, vai estar cada vez mais distante do alto-falante e, assim, sucessivamente. Então, estes círculos são fotografias momentâneas do nosso pulso de som, tempo após tempo, são as frentes de onda causadas por ele. E o que acontece aqui é o seguinte: temos uma pessoa, por exemplo, aqui, e outra pessoa, por exemplo, aqui. Lembre-se de que a intensidade é a potência dividida pela área. Quando o alto-falante dá um pulso de som, aqui, nós temos uma certa potência nas proximidades desta frente de onda dividida por uma área muito pequena, dá uma intensidade maior. Agora, quando a frente de onda está aqui, veja que existe uma área muito maior. Então, a intensidade dividida pela área, já vai ser um resultado menor do que quando tínhamos aqui. Assim, acontece nesta próxima instância, e, finalmente, aqui, onde se localiza esta outra pessoa, a área ocupada pela frente de onda aqui é muito maior do que a área ocupada pela frente de onda aqui. Se a área é muito maior, a intensidade é muito menor. Por isso que, para a pessoa que está mais distante do alto-falante, o som chega para ela com uma intensidade menor. Nós costumamos dizer que o som está mais baixo, ela ouve mais baixo. O que a intensidade nos mostra, então, é quão concentrado o som está em uma certa área. Aqui, na área que vai atingir o ouvido da pessoa, o som está mais concentrado do que aqui, para pessoa que está mais distante. Portanto, a intensidade é menor. A intensidade indica isso, o quão concentrado está o som. E quão menor vai ser a intensidade do som para esta pessoa mais distante? Vamos supor que a primeira pessoa está situada a uma certa distância "d" do centro do alto-falante. Vamos supor que a segunda pessoa está a uma distância, que é o dobro disso, 2d. Esta pessoa mais próxima do alto-falante experimenta um som de intensidade, digamos, "I", qual vai ser a intensidade experimentada por esta pessoa? Claro, estamos falando do que esta pessoa vai experimentar em termos de intensidade em relação ao valor "I" da intensidade experimentada pela primeira pessoa. Primeiro, vamos nos lembrar que o alto-falante emitiu o pulso de som em três dimensões, então cada circunferência que você vê aqui, na verdade, representa a casca esférica, uma esfera, que vai aumentando de raio conforme vai se afastando do centro, que emanou o som, ou seja, do alto-falante. A ideia é que temos aqui uma esfera 3d. Para trabalhar, agora, precisaremos da área da esfera. Lembre-se de que a área da esfera é 4πr². De maneira que, voltando ao cálculo da intensidade, a intensidade aqui vai ser a potência dividida pela área da esfera, que está a uma certa distância do centro, o raio "r". Então, o que vai acontecer aqui é que se esta pessoa está a uma distância "d" do alto-falante, este é o raio da esfera que determina a frente de onda que chega ao ouvido dele. Ao duplicar esse valor no cálculo da área, o raio aparece elevado ao quadrado. Então, o 2² dá 4. Ou seja, a intensidade que esta pessoa experimenta vai ser a intensidade experimentada pela pessoa mais próxima, dividida por 4. Veja, eu dupliquei o raio, então eu quadrupliquei a área da esfera determinada pela frente de onda, que chega à pessoa que está o dobro de distância do alto-falante. E se houvesse alguém a uma distância 3d, o triplo da distância da primeira pessoa em relação ao alto-falante, qual seria a intensidade? 3² resulta em 9, então, seria a intensidade "I" dividida por 9, 1/9 da intensidade "I", quanto mais longe do alto-falante, menor a intensidade. E observe que isso varia de acordo com o quadrado do raio da esfera. Resumindo, podemos verificar que a intensidade do som é proporcional a 1 sobre r², assim como em muitas outras coisas da física são proporcionais a 1 sobre r². Isto que estamos fazendo aqui procura justificar por que a pessoa mais distante da fonte de som o ouve com menor intensidade, mas há uma certa aproximação. Vamos tentar olhar um pouquinho mais precisamente para o que acontece na realidade. Vamos supor que nós temos aqui um certo alto-falante virado para o lado direito aqui, ele emite sons para frente dele, então, as frentes de onda não vão compor uma esfera completa, mas vão compor uma fração da esfera. De qualquer modo, a área dessas frações da esfera envolverão 4πr², talvez divididos por 3, ou seja, 1/3 da esfera, ou por 8, enfim, não importa, o que importa é que o r² vai fazer parte do cálculo da área desta região definida pela frente de onda e a intensidade, por ser a potência dividida pela área, vai ser a potência dividida por algo que envolve o r². De qualquer forma, então, a intensidade vai ser proporcional a 1 sobre r². Vamos voltar aqui, aqui temos uma razão pela qual quem fica mais longe do alto-falante ouve o som com menor intensidade, mas existe outra razão para isso. Vamos nos lembrar de que o ar é composto por várias moléculas, várias partículas que vibram naturalmente, e o som é produzido também pela vibração coordenada dessas partículas, entretanto, conforme a onda sonora vai se afastando do centro de onde ela foi emitida, ela vai transmitindo menos energia para essas partículas porque uma parte da energia sonora vai se transformando em energia térmica. Entre aspas, houve perda de energia sonora, então, naturalmente, o som vai chegar com intensidade menor para quem está mais longe do alto-falante. Essa, entre aspas, perda de energia, ou seja, a transformação de energia sonora em energia térmica, é chamada de atenuação. Atenuação refere-se à parcela de energia perdida pela onda para o meio. Resumindo há 2 razões pelas quais o som chega menos intenso para quem está mais longe da fonte do som. Uma delas é porque a mesma potência é distribuída para uma área maior, e a outra é pela atenuação, que é a perda de energia da onda para o meio onde ela está se propagando. Até o próximo vídeo!