Acústica

Acústica é a uma área de estudo da Física que estuda todos os aspectos relacionados às ondas mecânicas, como o som, o ultrassom e as vibrações que se propagam em meios sólidos, líquidos e gasosos. Ela se concentra no estudo de fenômenos como a propagação, reflexão, absorção e interferência entre ondas sonoras.

Veja também: Classificação das ondas – tipos, formas de propagação e características

Tópicos deste artigo

• 1 - Som
• 2 - Fórmulas de acústica
• 3 - Acústica e música
• 4 - Exercícios resolvidos sobre acústica

Som

O som é uma onda mecânica e, por esse motivo, só é capaz de se propagar em meios materiais, como ar, água ou em metais. A propagação do som é tridimensional, e uma onda sonora propaga-se de forma circular em um meio homogêneo, percorrendo distâncias iguais em todas as direções. Além disso, o som é uma onda transversal, isto é, as ondas sonoras viajam na mesma direção da perturbação que as originou.

Os sons audíveis pelos seres humanos se encontram dentro de um intervalo de frequências chamado de espectro audível. Essas frequências distribuem-se, na média, entre 20 Hz e 20.000 Hz. Sons de frequências inferiores a 20 Hz são chamados de infrassons, enquanto os sons de frequência superior a 800 Hz são conhecidos como ultrassons.

A detecção de ultrassons e infrassons é usada em uma grande quantidade de tecnologias e as aplicações são muitas:

• detecção de abalos sísmicos;

• realização de exames;

• estudo de estruturas subterrâneas etc.

A velocidade de propagação das ondas sonoras é uma característica do meio em que essas ondas viajam. Tal característica depende de fatores como densidade, temperatura e elasticidade do meio. Geralmente, as ondas sonoras se propagam mais rapidamente nos meios sólidos, como nos metais.

Veja também: 5 coisas que você precisa saber sobre as ondas sonoras

Fórmulas de acústica

As fórmulas de acústica são utilizadas para calcular características do som, como velocidade de propagação, frequência, comprimento de onda, intensidade sonora etc. Confira a seguir as principais delas!

v – velocidade do som (m/s)

λ – comprimento de onda (m)

f – frequência (Hz)

A fórmula a seguir é utilizada para determinar o nível de intensidade sonora do som em decibéis:

I₀ – limiar da audição humana (10^-12 W/m²)

I – intensidade sonora (W/m²)

A fórmula a seguir é usada para calcular a frequência aparente, quando uma fonte sonora se move em relação a um observador:

f – frequência aparente (Hz)

f₀ – frequência da fonte emissora (Hz)

v_S – velocidade do som (m/s)

v_F – velocidade da fonte sonora (m/s)

v_M – velocidade do meio (m/s)

Acústica e música

A acústica tem aplicações diretas na música, e uma delas é o estudo dos harmônicos em cordas e em tubos sonoros, usados em grande parte dos instrumentos musicais. Quer saber mais sobre o assunto? Acesse o nosso texto específico: Física nos instrumentos musicais.

Veja também: Características fisiológicas do som – intensidade, timbre e altura

Exercícios resolvidos sobre acústica

Questão 1 — O fenômeno que ocorre pelo fato de as ondas sonoras sofrerem uma mudança aparente de frequência devido à movimentação relativa entre a fonte emissora e o observador é chamado de:

a) difração.

b) efeito Doppler.

c) efeito Tindall.

d) polarização.

Resolução:

O fenômeno que causa a mudança aparente na frequência das ondas é conhecido como efeito Doppler, portanto a alternativa correta é a letra B.

Questão 2 — O “volume” do som é, na verdade, a intensidade das ondas sonoras, ou seja, é a quantidade de energia transmitida pelo som a cada segundo, a cada metro quadrado. Assinale a alternativa que apresenta a unidade de medida correspondente à intensidade sonora.

a) m/s

b) m³

c) kg.m/s²

d) W/m²

Resolução:

Como é dito no enunciado, a intensidade sonora é a potência por metro quadrado, portanto a alternativa correta é a letra D.

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física