Som: Suas características, como o som viaja e o reflexo do som (explicado com diagrama)

Som: Suas características, como o som viaja e o reflexo do som (explicado com diagrama)!

Nós ouvimos tantos tipos diferentes de sons em todas as nossas horas de vigília. Alguns são agradáveis, outros desagradáveis. Alguns são estridentes, enquanto outros são graves. Alguns são altos e alguns suaves. Vamos discutir como os sons são produzidos e o que caracteriza um som.

Como o som é produzido:

As atividades a seguir ajudarão você a entender como o som é produzido.

1. Bata um sino do templo para fazê-lo tocar. Toque na campainha quando tocar. Você vai sentir vibrações.

2. Estique um elástico sobre uma caixa de lápis. Empurre dois lápis abaixo do elástico. Se você puxar o elástico esticado com o dedo, você ouvirá um som. Você também notará que o elástico está vibrando.

3. Coloque os dedos levemente na garganta e fale. Você vai sentir vibrações.

4. A Figura 9.2 mostra um diapasão, que é usado no laboratório para produzir som. Quando você golpeia um dos dentes contra um bloco de borracha, o diapasão produz um som. Se você tocar o pino gentilmente enquanto o garfo está produzindo um som, você sentirá a vibração.

Se você colocar o pino vibratório em contato com a superfície de um pouco de água em um recipiente, verá que o dente cria ondulações na água. Em todas essas atividades, o corpo produtor de sons vibra. Se você parar as vibrações, o som pára. Assim, você pode concluir que o som é produzido pelas vibrações, ou o movimento de vaivém, de um corpo.

Características do som:

Três características nos ajudam a distinguir entre um som e outro. Estes são o volume, a altura e a qualidade de um som. E essas características são determinadas pelas vibrações que produzem o som.

Loudness:

O que determina a intensidade ou suavidade de um som? Sinta sua garganta enquanto você sussurra e depois sinta enquanto grita. Você consegue adivinhar o que o volume de um som depende? A atividade a seguir ajudará.

Atividade:

Em uma das atividades anteriores, você havia arrancado um elástico esticado. Tente de novo. Arranque o elástico suavemente para produzir pequenas vibrações e observe o som que produz. Em seguida, arranque com força para que as vibrações sejam muito maiores. O som fica mais alto?

O volume do som produzido por um corpo vibrante depende de quão grandes são as vibrações. Uma maneira mais científica de dizer isso é que o volume de um som depende da amplitude das vibrações que o produzem.

A amplitude das vibrações de um corpo vibrante é o deslocamento máximo (distância que ele se move) do corpo de sua posição de repouso. No caso do elástico, a distância através da qual você puxa é a sua amplitude. Quanto mais você puxar, maior a amplitude e mais alto o som.

Pitch:

O tom de um som tem a ver com o quão agudo ou baixo ele é. Um som estridente, como o de um apito, é estridente. Um som baixo, como o de um bumbo, é baixo. O tom da voz de uma criança é mais alto que o de um adulto. Vamos ver o que depende do tom.

Na atividade da faixa de borracha, observe como o som muda se você continuar apertando o elástico enrolando-o em torno de um dos lápis. Você notará que, ao apertar o elástico, ele vibra mais rápido e produz um som estridente. Isso também é verdade para os instrumentos de corda. Quando os músicos querem "afinar o instrumento mais alto" ou aumentar o tom, eles apertam as cordas para fazê-los vibrar mais rápido.

Assim, o tom de um som depende da rapidez de suas vibrações. A rapidez das vibrações é também chamada de frequência de vibrações. A frequência de um corpo vibratório é o número de vibrações que ele completa em um segundo. A unidade SI de frequência é o hertz (símbolo: Hz). Se um corpo vibratório completar 10 vibrações em um segundo, sua freqüência será de 10 Hz.

Vamos investigar um pouco mais. Aproxime os lápis e cole o elástico. Você notará que à medida que a distância entre os lápis é reduzida, o som produzido se torna estridente ou mais agudo. Assim, comprimentos mais curtos produzem sons de tom mais alto. Em seguida, compare os sons produzidos por elásticos de diferentes espessuras. Você descobrirá que quanto mais espesso o elástico, menor o tom do som produzido.

Instrumentos de corda:

Em instrumentos de cordas, como violão, violino, veena, sitar e sarod, o som é produzido por cordas vibrantes (geralmente fios de metal). A frequência do som produzido depende do comprimento, espessura e tensão da corda. Cordas mais grossas produzem sons de tom mais baixo e, à medida que você reduz o comprimento de uma corda (dependendo de onde você a pressiona), o tom aumenta.

Instrumentos de vento:

Em instrumentos de sopro, como o saxofone, clarinete, shehnai e flauta, o som é produzido por colunas de ar vibrantes. Esses instrumentos são basicamente como canos ocos (de formas diferentes), e o músico sopra neles para fazer a coluna de ar vibrar no interior. A frequência do som produzido depende do comprimento da coluna de ar, que pode ser ajustada.

Encha uma garrafa de vidro com um pouco de água. Sopre pela boca da garrafa e ouça o som. Altere o nível de água na garrafa. O tom do som muda? Isso é semelhante a como o pitch é alterado em um instrumento de sopro.

Despeje diferentes quantidades de água em quatro ou cinco copos. Golpeie-os com um lápis e ouça a diferença no tom (Figura 9.4). É assim que o jal tarang é jogado.

Instrumentos de percussão:

Instrumentos de percussão, como a tabla, mridangam, tambores e bongos, geralmente têm uma membrana esticada sobre um corpo cilíndrico de metal, madeira ou argila. A tensão da membrana e sua área determinam o tom do som produzido. Áreas menores e membranas de tauter produzem sons estridentes.

Qualidade:

Pela qualidade de um som queremos dizer se é rico ou plano. Mesmo que um sitar e um sarod produzam sons da mesma frequência (pitch) e amplitude (loudness), você será capaz de distingui-los porque a qualidade dos sons será diferente. Na verdade, quando um corpo vibra, nunca produz som de apenas uma frequência.

Quando você toca uma nota particular em uma guitarra, por exemplo, o instrumento não produz uma nota de uma freqüência particular. Diga, a nota básica (som) produzida pela guitarra é de frequência f. Ele também produzirá sons de freqüências que são múltiplos de f (isto é, 2f, 3f e assim por diante). O som básico (f) produzido é o mais alto e é chamado de fundamental.

Os outros sons misturados a ele são mais suaves do que o fundamental e o volume variável. Estes são chamados de harmônicos (o fundamental é o primeiro harmônico). Quando a mesma nota é tocada em instrumentos diferentes, a frequência básica gerada, ou a fundamental, é a mesma. No entanto, os harmônicos presentes e seu volume relativo são diferentes. Isso é o que determina a qualidade de um som. Geralmente, um som é mais rico se houver um maior número de harmônicos.

Música e Ruído:

O barulho, como o estouro de bolachas, é desagradável para os ouvidos. A música, por outro lado, é agradável aos ouvidos. A diferença básica entre o ruído e a música é que o primeiro é produzido por vibrações irregulares, enquanto o segundo é produzido por vibrações regulares. Quando as frequências de vibrações (sons) têm uma relação definida entre si, nós as chamamos de regulares.

As freqüências das notas usadas para produzir música, seja indiano (sa, re, ga, ma, pa, dha, ni) ou ocidental (do, re, mi, fá, assim, la, ti), têm uma relação definida com entre si. A música soa discordante, desafinada ou insossa quando você não consegue manter essa relação.

Poluição sonora:

O barulho não é apenas desagradável para os ouvidos. Também pode causar estresse, ansiedade, distúrbios do sono e danos permanentes à audição. É o volume sonoro que é relevante no contexto da poluição sonora ou o efeito nocivo do ruído na saúde humana. Mesmo a música tocada muito alto pode causar poluição sonora.

O volume de um som é medido em decibéis (símbolo: dB). Um ruído muito alto (140-150 dB), como aquele produzido quando um avião a jato decola, pode estourar o tímpano. Um nível de ruído de 120-140 dB (não é incomum em um show de rock) pode prejudicar os ouvidos. Até mesmo um nível de ruído de 80-90 dB (como em fábricas e ruas movimentadas) pode danificar a audição se ficar exposto a ela por longas horas.

O que podemos fazer:

Algumas coisas que todos nós podemos fazer para reduzir a poluição sonora é evitar usar alto-falantes durante as festividades e diminuir o volume de nossas TVs e sistemas de música.

Algumas outras etapas que podem ser tomadas são as seguintes:

1. As indústrias devem estar localizadas longe de áreas residenciais.

2. Chifres veiculares devem ser usados ​​somente quando necessário.

3. As máquinas devem ser mantidas em bom estado para reduzir o ruído industrial. As pessoas que trabalham em indústrias barulhentas podem se proteger usando protetores de ouvido.

Atividade:

Comece uma campanha de conscientização em seu bairro. Você pode consultar um médico e colocar cartazes sobre os efeitos nocivos da poluição sonora. Tente convencer as pessoas a não estourar crackers ou usar alto-falantes durante as festividades. Tente também convencê-los a diminuir o volume de suas TVs e sistemas de música.

Como o som viaja:

O som produzido por um corpo vibrante é uma forma de energia. O corpo vibratório transfere essa energia para as moléculas de ar ao redor, que então começam a vibrar com a mesma frequência. Essas moléculas transmitem as vibrações para as moléculas vizinhas e assim por diante. É assim que o som viaja em todas as direções do corpo produtor de sons.

Depois de percorrer alguma distância, as vibrações desaparecem devido à perda de energia. Quanto mais alto o som ou maior a amplitude das vibrações, maior é a distância percorrida por elas antes que elas desapareçam.

O som precisa de um meio para viajar:

O som viaja porque o corpo vibrante passa as vibrações para as moléculas do meio circundante. Se não houvesse moléculas para passar as vibrações, não iria viajar. A atividade a seguir mostrará que o som não pode viajar pelo vácuo.

Você precisará de um frasco conectado a uma bomba de vácuo e selado firmemente por uma tampa. Ligue um transistor (rádio) e coloque-o dentro do frasco. Você será capaz de ouvir o transistor tocando. Ligue a bomba. Quando o ar começar a ser bombeado, o som ficará mais fraco. Eventualmente, você não ouvirá som algum.

Velocidade do som:

Você deve ter notado que você vê um relâmpago antes de ouvir o trovão que o acompanha. A luz viaja tão rápido (a 300.000 km / s) que você vê o flash quase instantaneamente. O som viaja muito mais devagar, então o som do trovão leva tempo para chegar até você.

O som viaja a uma velocidade de cerca de 340 m / s no ar. Viaja muito mais rápido (a cerca de 1, 5 km / s) através da água. Viaja mais rápido ainda através dos sólidos. Isso ocorre porque as moléculas são embaladas mais próximas em sólidos e líquidos do que no ar. Como as moléculas carregam as vibrações, elas o fazem mais eficientemente quando estão mais próximas.

O som também carrega muito mais através de líquidos e sólidos do que através do ar. Além disso, os sons são mais claros e mais altos (ou seja, a amplitude é maior) quando ouvidos através de líquidos e sólidos, e não através do ar. Esta é a razão pela qual as baleias podem se comunicar umas com as outras ao longo de cem quilômetros.

Atividade:

Fique a cerca de 1 m de distância de um despertador e ouça-o. Agora coloque-o a cerca de 1 m de distância da borda de uma mesa, coloque o ouvido na borda e ouça. O som fica mais alto?

Telefone:

De um modo geral, qualquer dispositivo que possa transportar som à distância é um telefone. Os primeiros esforços para produzir um dispositivo em que o som poderia ser transportado pela eletricidade foram feitos na década de 1860. No telefone antigo, um pergaminho esticado no bocal vibrava com o som.

Essas vibrações foram convertidas em uma corrente elétrica flutuante, que fez um pergaminho vibrar no receptor e essas vibrações atingiram o ouvido do ouvinte. No entanto, muito antes de alguém pensar em usar eletricidade para transmitir som, as pessoas faziam telefones de corda. Você também pode fazer um.

Fazendo um telefone:

Faça buracos nas bases de dois copos de papel. Passe uma corda retorcida ou um fio fino pelos furos. Proteja a string amarrando as correspondências nas duas extremidades. Estique a corda e fale suavemente em um copo, enquanto o seu amigo escuta o outro. Os copos de papel funcionam melhor do que as latas porque o papel vibra mais facilmente.

Sons feitos e ouvidos pelos animais:

Todos os animais superiores (mamíferos e aves) se comunicam entre si fazendo sons com a ajuda de cordas vocais. Entre os animais inferiores, os sapos têm cordas vocais. Alguns insetos fazem ruídos muito altos, embora não tenham cordas vocais.

Os grilos fazem um barulho de chilro esfregando as asas, enquanto os gafanhotos fazem um barulho alto esfregando as patas traseiras contra as asas. As cobras sibilam forçando o ar a sair de suas bocas. O zumbido de abelhas, mosquitos e moscas é causado pela vibração de suas asas.

Como falamos:

O órgão que nos ajuda a falar é chamado laringe. Fica entre a faringe e a traqueia. Quando o ar exalado passa pela laringe, duas dobras de tecido dentro dele vibram, produzindo som. As dobras do tecido são chamadas de cordas vocais. Eles também controlam o tamanho da abertura da laringe.

Quando as cordas vocais se tornam tensas e finas, e a abertura da laringe se torna estreita, a frequência do som produzido aumenta. A frequência (ou pitch) também depende do comprimento das cordas vocais. As mulheres soam mais agudas que os homens porque suas cordas vocais são mais curtas.

Como nós ouvimos:

Nós ouvimos com a ajuda dos nossos ouvidos. Cada orelha é dividida em três partes - externa, média e interna. As vibrações de qualquer corpo produtor de som (incluindo palavras faladas por outros) são transmitidas aos nossos ouvidos pelas moléculas de vibração do ar. Estas vibrações alcançam primeiro o ouvido externo.

Ouvido externo:

O ouvido externo consiste no pavilhão auricular, que você pode ver e sentir, e no canal auditivo, cuja abertura é visível para você. Quando as vibrações sonoras atingem o ouvido, as moléculas de ar dentro do canal começam a vibrar e atingem uma membrana esticada, chamada tímpano. O tímpano separa o ouvido externo do ouvido médio.

Ouvido médio:

O ouvido médio, que está além do tímpano, tem três ossos delicados e entrelaçados, chamados de martelo, bigorna e estribo. As vibrações do tímpano fazem esses ossos vibrarem. Os ossos passam as vibrações para o ouvido interno.

Ouvido interno:

O ouvido interno tem um tubo espiral chamado de cóclea, que é o órgão real da audição. Cabelos minúsculos dentro deste tubo cheio de líquido captam as vibrações transmitidas pelo ouvido médio. Eles então enviam um sinal para o cérebro através do nervo auditivo, e o cérebro o interpreta para nos fazer ouvir sons.

O que nós e outros animais ouvimos:

Podemos ouvir sons apenas dentro da faixa de freqüência de 20 Hz e 20.000 Hz. Sons de uma freqüência abaixo de 20 Hz são chamados de infra-sons, e aqueles de uma freqüência acima de 20.000 Hz são chamados ultrassônicos. Embora possamos ouvir sons entre 20 Hz e 20.000 Hz, podemos produzir sons dentro de um intervalo de apenas 60-13.000 Hz.

Os intervalos de sons produzidos e ouvidos por outros animais são diferentes daqueles produzidos e ouvidos por nós. Cães, gatos, macacos e morcegos são alguns animais que podem ouvir ultra-sons. Golfinhos, botos e baleias podem fazer e ouvir vibrações ultra-sônicas.

Eles se comunicam entre si por meio de latidos, gemidos e assobios de baixa frequência (audíveis), mas encontram seu caminho usando vibrações ultrassônicas. A gama de sons produzidos por um animal nem sempre corresponde à gama de sons que pode ouvir. De fato, alguns animais, como cobras, podem fazer sons embora não possam ouvir.

Reflexão do Som:

Como a luz, o som também é refletido, absorvido e transmitido a diferentes extensões por diferentes materiais. Materiais macios e porosos, como tecido, termocolor, algodão e lã, são bons absorventes e maus refletores de som. Superfícies duras, como paredes de concreto e metais, são bons refletores de som.

Ecos:

Você pode ter ouvido ecos em longos corredores ou grandes corredores vazios. Ecos são sons refletidos. Por que não os ouvimos o tempo todo, embora haja muitos refletores de som ao nosso redor? Isto é porque podemos distinguir entre dois sons apenas se houver um lapso de tempo de um décimo quinto de segundo entre eles.

Em outras palavras, podemos ouvir o eco de um som apenas se levar um décimo quinto de segundo para atingir a superfície refletora e voltar. Como a velocidade do som é de 340 m / s, ele percorre 340 m / sx (1/15) s = 22, 6 m (aproximadamente) em um décimo quinto de segundo. Isso significa que a superfície refletora deve estar (22, 6 + 2) m, ou cerca de 11, 3 m de distância. Se estiver mais perto do que isso, o eco segue o som original muito rápido para separar os dois sons.

Reduzindo ecos:

Outra coisa ajuda a reduzir ecos na vida cotidiana. A maioria das coisas ao nosso redor, como madeira, roupas e móveis, são refletores ruins e bons absorvedores de som. Se não fosse esse o caso, nossas vozes seriam refletidas e refletidas em pisos e paredes, dificultando a conversa.

Não seríamos capazes de ouvir ecos distintos, mas haveria um distúrbio. Quando precisamos ser mais detalhistas em reduzir a reflexão, como em auditórios e teatros, usamos materiais absorventes especiais para cobrir as paredes e os tetos.

Aplicações de ecos:

1. Ecos são usados ​​para localizar objetos submersos e medir a profundidade do mar. Vibrações são enviadas de navios. O tempo gasto para as vibrações refletidas retornarem ajuda a calcular a profundidade do objeto que reflete as vibrações.

2. Os médicos usam ecos para obter uma "imagem" dos órgãos internos do corpo. As vibrações ultrassônicas refletidas por diferentes partes de um órgão ajudam a criar uma imagem do órgão. A técnica é chamada ecocardiografia no caso do coração. O termo ultra-sonografia é geralmente usado no caso de outros órgãos.

3. Os morcegos usam ecos para localizar suas presas. Eles emitem vibrações ultra-sônicas e podem julgar a distância da presa a partir do tempo que o eco leva para retornar. Botos, baleias e focas usam ecos para se orientar.