Qualidades fisiológicas do som

 

Quando uma fonte sonora (lâmina, corda, membrana, etc.) é colocada para vibrar, ela provoca em toda sua volta, no meio que a envolve (normalmente o ar), ondas mecânicas longitudinais que, por meio de sucessivas compressões e rarefações das partículas desse meio, viajam em todas as direções (meio tridimensional), formando assim, uma onda sonora.

São três as qualidades fisiológicas do som: intensidade, altura e timbre.

Intensidade

È a característica do som que nos permite distinguir um som forte de um som fraco e está relacionada com a energia transportada pela onda que, quanto mais perto da fonte mais forte será o som e mais afastado da fonte, mais fraco.

Dessa maneira, o som emitido, por exemplo, por uma britadeira,  será mais forte para uma pessoa perto da mesma e

mais fraco para uma pessoa afastada da mesma.

O som emitido por um rádio funcionando num volume máximo terá maior intensidade que o som emitido pelo mesmo rádio

num volume menor.

A intensidade do som está relacionada com a amplitude. Som mais forte tem maior amplitude e som mais fraco, menor amplitude.

                    

 

O som se propaga num meio material se espalhando em todas as direções e as frentes de onda têm formato esférico.

A intensidade sonora ou sonoridade de uma onda esférica, num determinado ponto, é definida pela expressão:

 

I – Intensidade ou intensidade sonora ou sonoridade da onda esférica – medida no SI em W/m2

Po – Potência da fonte – medida no SI em watt (W)

 

S – área da superfície esférica – medida no SI em m2  -  S=4pR2  ---  R – raio da superfície esférica

 

Frente de onda 1  --- I1=Po/4pR2  ---  frente de onda 2  ---  I2=Po/4pR2  ---  Dividindo 1 por 2, obtemos:

 

As intensidades de onda são inversamente proporcionais aos quadrados das distâncias à fonte.

 

A intensidade mínima do som percebido pelo ouvido humano (limiar de audição) é, aproximadamente, de 10-12 W/m2 e se for superior a 1W/m2 ela provocará dor (limiar da dor). Assim, o ouvido humano pode perceber normalmente sons cuja intensidade varie de 10-12W/m2 a 1Wm2. Como esse intervalo audível é muito grande, utilizamos a escala logarítmica para expressa-lo. Assim, definimos NS (nível sonoro ou nível de intensidade ou intensidade auditiva) de determinado som, como por exemplo, o som de uma britadeira, de uma sirene, de um conjunto musical, etc., como sendo a relação entre a intensidade desse determinado som (I) e o limiar de audibilidade (Io). O nível sonoro NS é medido em decibel (dB) e 1dB=1/10B. O nível de referência é Io=10-12W/m2, que corresponde ao som mais fraco que podemos ouvir (limiar de audição)

Onde:

NS -  nível sonoro ou nível de intensidade ou intensidade auditiva O nível sonoro NS é medido em decibel (dB). .

I – intensidade sonora ou intensidade física sonora  do nível sonoro NS, medida em W/m2.

Iomenor intensidade física sonora audível (10-12W/m2) “limiar de audibilidade”

 

Para o limiar de audibilidade I=10-12W/m2, o nível sonoro NS será:

NS=10logI/Io  ---  NS= 10log(10-12/10-12)  ---  NS/10=1log1  ---  10NS/10=1  ---  10NS/10=100   ---  NS/10=0  ---  NS=0

Processo inverso – Quando NS=0  ---  0=10log(I/10-12)  ---  0/10=logI/Io  ---  0=logI/Io  ---  100=I/10-12  ---  I=100.10-12  ---

I=10-12W/m2.

Para o limite da dor I=1W/m2, o nível sonoro NS será:

NS=10logI/Io  ---  NS=10log1/10-12  ---  NS/10=log1012  ---  10NS/10=1012  ---  NS/10=12  ---  NS=120dB

Processo inverso  ---  120=10log(I/10-12)  ---  120/10=logI/10-12  ---  1012=I/10-12    ---  I=100  ---  I=1W/m2

Na tabela abaixo fornecemos alguns valores de níveis sonoros em decibéis (dB) e no gráfico alguns valores das relações entre níveis sonoros e intensidades para você compará-los:

 

      

 Os níveis de 90 a 180 decibéis são extremamente perigosos no caso de exposição constante e a faixa de maior sensibilidade do ouvido humano está compreendida entre 1.000Hz e 4.000Hz.

 

Altura

Altura do som está relacionada com sua freqüência, ou seja, a altura (tom) é a qualidade do som que permite ao ouvido distinguir um som grave, de baixa frequência, de um som agudo, de alta freqüência.   

 

O som mais grave audível por um ouvido humano é de aproximadamente 20 Hz e o mais agudo é de aproximadamente

 20 000 Hz.

 

 Para que dois sons distintos possam ser comparados, em relação às suas alturas, define-se entre eles o intervalo acústico (IA), através da expressão::

fA – freqüência do som A

fB – freqüência do som B

 

Timbre

O timbre é uma qualidade sonora que permite distinguir dois sons de mesma altura (mesma freqüência) e mesma intensidade, emitidos por instrumentos diferentes tocando a mesma nota musical ou acorde.

  

Assim, conseguimos distinguir se a mesma nota musical é emitida por um violão ou por um piano pelo timbre, pois ele difere nos dois instrumentos e nos fornece sensações sonoras diferentes, devido às diferentes composições de harmônicos gerados por cada instrumento. 

 

O que você deve saber

* A intensidade do som está relacionada com a amplitude. Som mais forte tem maior amplitude e som mais fraco, menor amplitude.

 

* Os níveis de 90 a 180 decibéis são extremamente perigosos no caso de exposição constante.

 

* A faixa de maior sensibilidade do ouvido humano está compreendida entre 1.000Hz e 4.000Hz.

 

*  

Onde:

NS -  nível sonoro ou nível de intensidade ou intensidade auditiva O nível sonoro NS é medido em decibel (dB). .

I – intensidade sonora ou intensidade física sonora  do nível sonoro NS, medida em W/m2.

Iomenor intensidade física sonora audível (10-12W/m2) “limiar de audibilidade”

 

* O nível sonoro total de n fontes idênticas é dado por NS(t) = 10.log(n) + L, onde L é o nível sonoro de apenas uma fonte.

 

* O timbre é uma qualidade sonora que permite distinguir dois sons de mesma altura (mesma freqüência) e mesma intensidade, emitidos por instrumentos diferentes tocando a mesma nota musical ou acorde.

Assim, conseguimos distinguir se a mesma nota musical é emitida por um violão ou por um piano pelo timbre, pois ele difere nos dois instrumentos e nos fornece sensações sonoras diferentes, devido às diferentes composições de harmônicos gerados por cada instrumento. 

 

*Altura do som está relacionada com sua freqüência, ou seja, a altura (tom) é a qualidade do som que permite ao ouvido distinguir um som grave, de baixa frequência, de um som agudo, de alta freqüência.   


 

Exercícios