O som desempenha um papel importante em nossas vidas. O ouvido sendo um dos nossos órgãos dos sentidos nos dá a capacidade de ouvir o mundo ao nosso redor. O som é vital para compartilhar informações, criar arte, interagir com as pessoas, regular horários de trabalho e muitos outros aspectos da vida.
Vamos entender:
Pegue um elástico e coloque-o ao redor do lado mais longo da caixa de lápis. Insira dois lápis entre a caixa e a borracha esticada. Agora puxe o elástico em algum lugar no meio. O que você observa?
Quando uma faixa bem esticada é puxada, ela vibra e produz som . Quando para de vibrar, não produz som. O movimento para frente e para trás, ou para frente e para trás de um objeto, é chamado de vibração.
Em humanos, o som é produzido pela caixa de voz ou laringe . Coloque os dedos na garganta e encontre uma protuberância dura que parece se mover quando você engole. Esta parte do corpo é conhecida como caixa de voz. Duas cordas vocais são esticadas ao longo da caixa de voz de tal forma que deixa uma estreita fenda entre elas para a passagem do ar. Quando os pulmões forçam o ar através da fenda, as cordas vocais vibram, produzindo som. Músculos ligados às cordas vocais podem fazer com que as cordas fiquem apertadas ou soltas.
Por que as vozes de homens, mulheres e crianças são diferentes?
É porque as cordas vocais nos homens têm cerca de 20 mm de comprimento. Nas mulheres, estes são cerca de 5 mm mais curtos. As crianças têm cordas vocais muito curtas.
Ouvimos o som através de nossos ouvidos. A forma da parte externa da orelha é como um funil. Quando o som entra em nossos ouvidos, ele viaja por um canal no final do qual há uma membrana fina e bem esticada chamada tímpano. As vibrações sonoras fazem o tímpano vibrar. O tímpano envia vibrações para o ouvido interno que envia o sinal para o cérebro e é assim que ouvimos.
O som precisa de um meio para sua propagação. Não pode viajar no vácuo. Esta é a razão pela qual dois astronautas não podem se ouvir no espaço ou na lua, onde não há atmosfera. O som pode viajar em sólidos, líquidos e gases. Sua velocidade é maior em sólidos, menos em líquidos e ainda menos em gases. Por exemplo, a velocidade do som no ferro é quase 5.000 m/s, na água é quase 1.500 m/s e no ar é quase 330 m/s. O que isso implica? Isso implica que quanto mais próximas as partículas estiverem, mais rápido o som pode viajar.
Vamos ver como o som viaja em um meio.
Imagine você ouvindo música através de um alto-falante. Como o som do alto-falante chega ao seu ouvido? Um som é uma forma de energia que precisa de material para viajar. O som viaja como uma onda ou perturbação de partículas de ar. Quando a música está tocando, o alto-falante está vibrando. Quando a música está desligada, as camadas de ar ficam estacionárias, mas quando o alto-falante está ligado, a vibração perturba essas camadas de ar. As partículas não viajam do objeto vibrante para o ouvido. Uma partícula do meio em contato com o objeto vibrante é primeiro deslocada de sua posição de equilíbrio. Ele então exerce uma força sobre a partícula adjacente. Como resultado, a partícula adjacente é deslocada de sua posição de repouso. Depois de deslocar a partícula adjacente, a primeira partícula volta à sua posição original. Este processo continua no meio até que o som chegue ao seu ouvido. Isso é o que acontece durante a propagação do som em um meio, portanto, o som pode ser visualizado como uma onda.
Quando um objeto vibratório se move para frente, ele empurra e comprime o ar à sua frente, criando uma região de alta pressão. Essa região é chamada de compressão (C). Essa compressão começa a se afastar do objeto vibratório. Quando o objeto vibratório se move para trás, cria uma região de baixa pressão chamada rarefação (R) . À medida que o objeto se move para frente e para trás rapidamente, uma série de compressões e rarefações são criadas no ar. Estes fazem a onda sonora que se propaga através do meio. A compressão é a região de alta pressão e a rarefação é a região de baixa pressão. A pressão está relacionada ao número de partículas de um meio em um determinado volume. Um movimento completo de vai e vem forma uma compressão e uma rarefação que juntos constituem uma onda. Essa onda na qual as partículas do meio vibram em torno de suas posições médias na direção de propagação do som é chamada de onda longitudinal.
Alguns termos relacionados a onda:
1) Amplitude: O deslocamento máximo da partícula de um meio em ambos os lados de sua posição média é chamado de amplitude de uma onda. É denotado pela letra a e sua unidade SI é metro.
2) Período de tempo: O tempo que uma partícula do meio leva para completar a vibração é chamado de período de tempo da onda. É denotado pela letra T e sua unidade SI é o segundo.
3) Frequência: O número de vibrações feitas por uma partícula do meio em um segundo é chamado de frequência da onda. É denotado pela letra f e sua unidade SI é segundo -1 ou hertz(Hz).
No tempo T, o número de ondas = 1, portanto em 1 segundo o número de ondas ou frequência é
\(f = \frac{1}{T}\)
4) Comprimento de onda: A distância percorrida pela onda em um período de tempo de vibração da partícula do meio é chamada de comprimento de onda e é denotada pelo símbolo λ. Sua unidade SI é metro. Em uma onda longitudinal, a distância entre duas compressões consecutivas ou duas rarefações consecutivas é igual a um comprimento de onda.
Sons de frequências inferiores a cerca de 20 vibrações por segundo (20 Hz) não podem ser detectados pelo ouvido humano. Esses sons são chamados de inaudíveis. No lado mais alto, sons de frequências superiores a cerca de 20.000 vibrações por segundo (20 kHz) também não são audíveis ao ouvido humano. Assim, para o ouvido humano, a faixa de frequências audíveis é aproximadamente de 20 a 20.000 Hz. Alguns animais, como cães, podem ouvir sons de frequências superiores a 20.000 Hz.
Vamos criar nosso próprio telefone de string.
Material necessário: 2 copos de papel, pedaço de barbante de cerca de 60 cm, prego para fazer um furo nos copos de papel
1. Use um prego para fazer um pequeno furo no fundo de cada copo de papel
2. Puxe o barbante pelo copo e dê um nó. Use um longo pedaço de corda para ajudar o som a viajar mais longe
3. Uma pessoa pode segurar o telefone no ouvido e a outra pessoa pode falar no outro copo. Mantenha a corda firme ou as ondas sonoras não viajarão corretamente.
Como funciona?
As ondas sonoras são criadas quando os sons fazem vibrações no ar. Nesta atividade, sua voz vibra o ar dentro do copo, que é então transferido para o fundo do copo. O fundo do copo passa as ondas sonoras para a corda e assim por diante para o outro copo.
