Acústica

Voltar

Tubos sonoros

Considere um diapasão (fonte sonora) produzindo sons sobre a extremidade aberta de um tubo de vidro de comprimento L, sendo preenchido vagarosamente com água, o que conseguimos elevando o reservatório R de água, mantendo assim os níveis de R e do tubo aberto (figura abaixo)

Quando o reservatório é levantado, o nível da água no tubo aberto vai subindo e assim, a intensidade do som emitido pelo diapasão é reforçado.

Isso ocorre porque, no interior do tubo, as ondas sonoras emitidas pelo diapasão sofrem interferência com as ondas refletidas na superfície da água, dando origem a ondas estacionárias que, para determinadas alturas da coluna de ar reforçará o som proveniente do diapasão. O som terá intensidade máxima quando cada compressão, refletida pela água, volta para a abertura justamente quando a próxima está saindo do diapasão e assim elas se reforçam mutuamente. O diapasão e a coluna de ar estão em ressonância.O primeiro reforço ocorre quando a altura da coluna é um quarto do comprimento de onda do som

Os sucessivos reforços sonoros ocorrem sempre que na extremidade aberta do tubo surgir um ventre (vibração máxima das partículas de ar). A extremidade fechada é sempre um nó.

Este processo é utilizado na determinação da velocidade de propagação do som no ar, conhecendo a freqüência f do diapasão e medindo-se a altura da coluna de ar (diferença do nível da água) entre duas intensidades máximas de som consecutivas, que nos fornece o comprimento de onda l.

A distância d entre dois ventres (máximos) consecutivos fornece l (d=l/2). Assim, conhecidos V e l, determinamos a velocidade do som no ar através da expressão V=lf.

Tubo fechado numa das extremidades

Seu princípio de funcionamento é o mesmo do processo acima onde o nível da água representa a extremidade fechada que é sempre um nó. A extremidade aberta é sempre um ventre.A seguir temos os sucessivos comprimentos de onda e freqüências para um tubo fechado de comprimento L. V representa os ventres (pontos de vibração máxima) e N os nós (pontos de vibração nula).

Devido às configurações (simetria) das ondas em seu interior, tubos abertos só fornecem harmônicos impares.

Expressões genéricas para n harmônicos:

Tubo aberto nas duas extremidades

Como ambas as extremidades são abertas, em cada uma delas devemos ter ventres.Seus harmônicos, freqüências e comprimentos de onda são os seguintes.

Generalizando:

Nos instrumentos mais simples como o berrante e a corneta, com ambas as extremidade abertas, o comprimento do tubo é fixo.

Mas, para se obter uma quantidade maior de freqüências, altera-se o comprimento dos tubos. Alguns possuem furos que podem ser tampados com os dedos (flauta simples) ou por meio de mecanismos de chaves ‘válvulas’, (saxofone, flauta transversal, etc.).