Som

= = toc = = =Projectos sobre o Som e a Luz=

**1 - Como se produz o som?**
O som é produzido pela **vibração** de materiais **sólidos**, **líquidos** e **gasosos**. Os materiais vibram quando se **agitam** de um lado para o outro. Os materiais que produzem o som são **fontes sonoras** ou **emissores**.

**2 - Como se transmite o som?**
O som transmite-se (propaga-se ou espalha-se) em **todas as direcções**, através de **materiais** sólidos, líquidos e gasosos, na forma de **ondas sonoras**. Quando um material vibra, **choca com as** **partículas** que estão à sua volta e provoca a sua vibração. Estas partículas **aproximam-se e afastam-se** umas das outras, transmitindo por **contacto** (**pressão**) as vibrações para as outras partículas do material. O som **não se transmite no vazio** (vácuo), porque não existem partículas para transmitir as vibrações. Não há som na **Lua** e no **espaço vazio entre os planetas e as estrelas**, porque não existe uma atmosfera com gases para transmitir as vibrações.

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**3 - Como se detecta o som?**
O som detecta-se através de **instrumentos** (por ex., microfone, sonómetro e sonar), do **ouvido** e de **células sensoriais** dos seres vivos. Os materiais que detectam o som são **receptores sonoros**. Os receptores recebem as vibrações e vibram também.

**4 - O que é uma onda sonora?**
Uma onda sonora é um **movimento ondulatório** que se transmite através de **materiais** sólidos, líquidos e gasosos. A **onda sonora** forma-se devido à **vibração** das partículas, que provocam alterações da **pressão** entre elas. Pode dizer-se que é uma **onda de pressão**. A representação de uma onda (ver figuras em baixo) significa que as partículas aproximam-se em cima e afastam-se em baixo.

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**5 - Quais são as características das ondas sonoras?**
As características das ondas sonoras são o **comprimento de onda**, a **frequência**, o **período** e a **amplitude**.

O **comprimento de onda** é a **distância entre dois pontos** iguais da onda, que formam uma vibração completa (que estão mais próximos). Representa-se por um lambda (**λ**) e a unidade de medida é o **metro**. Utiliza-se muito o submúltiplo **nanómetro** (1 nm = 10media type="custom" key="207987" m ou 0,000000001 m)

A **frequência** é o **número de vibrações** que ocorrem durante **um segundo**. Representa-se por um " **//f//** " e a unidade de medida é o **Hertz** (Hz). Utilizam-se muito os múltiplos do Hz:
 * **kilohertz** (kHz) = 10media type="custom" key="207927" Hz ou 1.000 Hz;
 * **megahertz** (MHz) = 10media type="custom" key="207931" Hz ou 1.000.000 Hz (um milhão);
 * **gigahertz** (GHz) = 10media type="custom" key="207935" Hz ou 1.000.000.000 Hz (mil milhões)

NOTA: o número de zeros para a direita ou para a esquerda é sempre igual ao expoente.

O **período** é o **tempo** correspondente a **uma** **vibração completa**. Representa-se por um " **T** " e a unidade de medida é o **segundo**.

A **amplitude** é a distância entre o ponto mais alto ou mais baixo da onda e o ponto intermédio. Representa-se por um " **A** " e a unidade de medida é o **metro**. = =

O **osciloscópio** é um aparelho electrónico que serve para **ver** e **medir** as características das **ondas sonoras** (comprimento de onda, frequência e amplitude). Funciona com um **microfone** que é o receptor do som. O som é transformado num **sinal eléctrico**, que depois se transforma num **sinal luminoso** visível num ecrã.

**6 - Quais são as características do som?**
As características do som são a **altura**, a **intensidade** e o **timbre**.

A **altura** é a característica que permite distinguir se um som é **agudo** (alto) ou **grave** (baixo). Um som **agudo** possui ondas sonoras com uma **frequência maior**. Um som **grave** possui ondas sonoras com uma **frequência menor**.

A **intensidade** é a característica que permite distinguir se um som é **forte** (mais intenso) ou **fraco** (menos intenso). Um som **forte** possui ondas sonoras com **maior amplitude** e com **mais energia**. Um som **fraco** possui ondas sonoras com **menor amplitude** e com **menos energia**. A intensidade do som **diminui** (o som fica mais fraco) à medida que se transmite, porque a sua energia é absorvida pelos materiais. Um **som forte** pode ser ouvido a uma **distância maior**, porque possui mais energia.

Não se deve **confundir a intensidade com a altura** do som: um som forte pode ser agudo (alto) ou grave (baixo); um som agudo (alto) pode ser forte ou fraco.

........................**Altura**.......................|.................**Intensidade**
 * **Agudo** || **Grave** || **Forte** || **Fraco** ||
 * Alto || Baixo || Mais intenso || Menos intenso ||
 * Frequência maior . || Frequência menor . || Amplitude maior . || Amplitude menor ||
 * ||  || Mais energia || Menos energia ||

O **timbre** é a característica que permite distinguir **sons diferentes com a mesma altura e intensidade**. Por exemplo, a **mesma nota musical, produzida por instrumentos diferentes,** possui um timbre diferente, porque cada instrumento produz uma **mistura de ondas diferente** para a mesma nota musical. Os sons que correspondem a uma **mistura de ondas com frequências diferentes** chamam-se sons **complexos**. Neste caso, existe uma frequência mínima chamada **som fundamental** e as outras frequências maiores são os **sons** **harmónicos**. Os sons que correspondem a **uma onda só com uma frequência** chamam-se sons **simples** (puros). Estes sons são produzidos pelo **diapasão** e por **cristais**.

**7 - Qual é a velocidade do som?**
A velocidade do som **varia** com o **tipo de material** e com a **temperatura**. A velocidade é **maior nos sólidos** e **menor nos gases**. Existem algumas excepções, como a borracha, em que a velocidade do som é muito pequena, apesar de ser um sólido. A velocidade é **maior quando a temperatura aumenta**. Isto acontece porque as partículas ficam com mais energia, agitam-se mais e chocam mais facilmente, transmitindo assim as vibrações rapidamente. A velocidade do som no **ar a 20 ºC** é de **343 m/s**.



**8 - Como se calcula a distância a que se encontra uma trovoada?**
A distância a que se encontra uma trovoada calcula-se determinando o **tempo** entre o **relâmpago** (faísca) e o **trovão** (som), e **multiplicando** este valor pela **velocidade do som no ar** (343 m/s ou 1235 km/h, a 20 ºC).

Pode-se utilizar a seguinte fórmula: **d = v x t**
 * **d** = distância (m)
 * **v** = velocidade (m/s)
 * **t** = tempo (s)

Ex: Sabendo que o som de um trovão demorou 3s para se ouvir, determina a distância a que se encontra a trovoada. Sabendo que uma trovoada se encontra a 5 km de distância e que o som do trovão demorou 1 min para se ouvir, determina a velocidade do som no ar. Neste caso a velocidade é de 83 m/s, pelo que a temperatura do ar será menor que 20 ºC, porque a velocidade é menor que 343 m/s.

= = = =

**9 - O que acontece quando o som encontra um obstáculo?**
Quando o som encontra um obstáculo pode ser **reflectido**, **absorvido** ou **refractado**.

O som é **reflectido** (sofre a **reflexão**) quando as ondas sonoras encontram um **obstáculo** e **voltam para trás**. Se o obstáculo for **plano**, o som reflecte-se de acordo com a **lei da reflexão**: o **ângulo de incidência** (ângulo entre a onda sonora e o obstáculo) é **igual** ao **ângulo de reflexão** (ângulo entre a onda sonora que volta para trás e o obstáculo). Se o obstáculo for **rugoso**, ocorre reflexão mas **não é de acordo** com a lei da reflexão. A reflexão é responsável pelo **eco**. O eco é um som **repetido** que se pode ouvir quando o som emitido demora **0,1 s** ou **mais tempo** até chegar ao ouvido. Isto acontece quando o obstáculo está **pelo menos a 17 m** de distância do emissor. Quando a distância é menor **não existe eco**, porque o som demora **menos de 0,1 s** até chegar ao ouvido, o qual não consegue distinguir o som reflectido do som emitido.


 * Por que é que o obstáculo tem de estar pelo menos a 17 m de distância do emissor?**

d = v x t d = 343 m/s x 0,1 s d = 34,3 m d = 34 m

Como 0,1 s é o **tempo mínimo de ida e volta** do som, 34 m também é a **distância mínima de ida e volta**. Assim, o obstáculo tem de estar pelo menos a **metade** da distância de ida e volta, que é 17 m.

O som é **absorvido** (sofre a **absorção**) quando a sua **energia** é **transferida** para o obstáculo. O som é **muito absorvido** pelas superfícies **macias**. Quando o som é muito absorvido, a **reflexão** e o **eco** **diminuem**. A absorção do som é importante quando queremos **isolar uma zona**, para evitar a entrada ou a saída do som. Neste caso, utilizam-se materiais que são **bons** **isoladores** **sonoros**, porque são sólidos macios que não transmitem facilmente as vibrações (por ex., a lã, algodão, cortiça, esferovite, papel, borracha e tecidos). Os metais, o vidro e o cimento são materiais **maus isoladores** **sonoros**, porque são sólidos muito duros que transmitem facilmente as vibrações. A absorção do som também é importante para se **evitar a reflexão** do som, quando se pretende **ouvir com nitidez** (por ex., em salas de espectáculos).

A reflexão também provoca a **reverberação** que acontece quando o som é reflectido muitas vezes antes de se extinguir por completo. O som desaparece porque a sua intensidade (energia) diminui ao ser absorvido durante a reflexão.

A **ressonância** acontece quando o som provoca a vibração de outro material, que origina um novo som com maior amplitude. A ressonância é importante para aumentar a energia do som (aumentar a amplitude da onda sonora ou amplificar o som), utilizando-se para isso caixas de ressonância nos instrumentos musicais (por ex., caixa da viola, dos violinos e do xilofone) e nas colunas de música.

A ressonância é importante nos edifícios e nas pontes, já que começam a oscilar e a ondular, podendo-se partir, devido à acção de um sismo, do vento ou de um exército de soldados a marchar por cima da ponte. Para diminuir o efeito da ressonância sobre um edifício ou uma ponte, pode-se construir amortecedores para interromper as vibrações e placas que se movimentem sem quebrar.

Diz-se que um exército de Napoleão marchou sobre uma ponte que entrou em ressonância, oscilando com grande amplitude e caindo. A partir deste desastre os soldados passaram a desacertar o passo à entrada das pontes. Na cidade de Tacoma (Washington, EUA), no dia 7 De Novembro de 1940, uma ponte suspensa oscilou muito e caiu, por ter entrado em ressonância devido a vibrações provocadas pelo vento ([|fotos e vídeos] do desastre; vídeos no [|YouTube] . Em 2000 a ponte [|Millennium Bridge] (ver a seção “Challenge” do //site//), em Londres, entrou em ressonância quando as pessoas sincronizavam os seus passos. A ponte teve que ser fechada ao público para obras, de modo a alterar a sua frequência natural de ressonância. Explora uma [|simulação] que permite alterar a frequência da vibração e observar os resultados.
 * Curiosidades**:

10 - O que é o espectro sonoro?
O espectro sonoro é o conjunto de todos os **sons**:
 * **Infra-sons**;
 * **Sons** **audíveis**;
 * **Ultra-sons**.

**11 - Quais são as frequências e os comprimentos de onda das ondas sonoras?**
As ondas sonoras dos **infra-sons** possuem uma **frequência inferior a 20 Hz**. As ondas sonoras dos **sons audíveis** possuem uma **frequência entre 20 Hz e 20.000 Hz**. As ondas sonoras dos **ultra-sons** possuem uma **frequência superior a 20.000 Hz**.

Os **infra-sons** são os sons que possuem uma **frequência menor** e um **comprimento de onda maior**. Os **ultra****-sons** são os sons que possuem uma **frequência maior** e um **comprimento de onda menor**.

**12 - Quais são os sons produzidos e detectados pelos seres vivos?**
O **ser humano** só consegue detectar os **sons** **audíveis**. Alguns **animais** detectam **infra-sons** (por ex., __aranhas__ e __elefantes__) e **ultra-sons** (por ex., __cães__, __gatos__, __moscas__, __morcegos__ e __golfinhos__).

O ser humano e muitos animais **ouvem mais frequências** do que aquelas que **produzem**: O **ser humano** ouve sons com frequências entre __20 e 20.000 Hz__, mas só produz sons com frequências entre __85 e 1.100 Hz__; Os **cães** e os **gatos** ouvem __ultra-sons__, mas só produzem __sons audíveis__.

__NOTA__: Os **tremores de terra** produzem **infra-sons**, devido às vibrações das placas tectónicas.