Som

 

O som é provocado pela percepção do sistema auditivo da variação da pressão atmosférica ambiente. A menor variação que o sistema auditivo humano pode detectar é da ordem de 2 x 10^-5 Pa, a qual denomina-se limiar de audibilidade. O limiar da dor, por outro lado, corresponde à variação da pressão em 60 Pa. No entanto, esta variação deve ocorrer em forma de ciclos para que seja percebida.^[4]

O sistema auditivo humano é capaz de determinar variações de pressão que duram entre 50 microssegundos e 50 milissegundos. Desta forma, se o período das oscilações estiver neste intervalo e a variação de pressão estiver acima do limiar de audibilidade, perceber-se-á o som. Sendo assim, a frequência mínima audível é de 20 Hz, enquanto a frequência máxima chega a 20 000 Hz. Sons cuja frequência situa-se acima de 20 kHz são denominados ultrassons, enquanto que aqueles abaixo de 20 Hz são infrassons.^[4]

Para os humanos, a audição é normalmente limitada por frequências entre 20 Hz e 20 000 Hz (20 kHz), embora estes limites não sejam absolutos. O limite maior normalmente decresce com a idade. Outras espécies têm diferentes níveis de audição. Por exemplo, os cães conseguem perceber vibrações mais altas que 20 000 Hz. Como um sinal percebido por um dos sentidos, o som é usado por muitas espécies para detectar o perigo, orientação, caça e comunicação. A atmosfera da Terra, a água e virtualmente todos os fenômenos físicos, como o fogo, a chuva, o vento, as ondas ou os terremotos produzem sons únicos. Muitas espécies, como os sapos, os pássaros, mamíferos terrestres e aquáticos foram, também, desenvolvendo órgãos especiais para produzir som. Em algumas espécies, estes evoluíram para produzir o canto e a fala.

 Ver artigo principal: Ondas longitudinais

Onda sonora pode ser definida genericamente como qualquer onda longitudinal.^[5] A onda sonora se propaga em todas as direções.

O som é resultante de uma vibração, que se transmite ao meio de propagação. É necessário que o som produzido pelas fontes sonoras seja detectado. Para isso, há os detectores ou receptores de som. Para haver detecção, entre as fontes e os receptores de som têm que existir meios materiais, sólidos, líquidos ou gasosos.

O som propaga-se em qualquer meio material elástico. Quando uma fonte sonora produz uma vibração, esta é transmitida a todo o meio material que a envolve e em todas as direções. Esta vibração é comunicada aos constituintes mais próximos da matéria, que sucessivamente a transmite aos constituintes seguintes através de choques entre eles.

A vibração de uma fonte sonora causa uma onda. Há um movimento ondulatório que se propaga no ar em todas as direções, partindo da fonte. O som propaga-se por ondas invisíveis: as ondas sonoras ou acústicas. São também chamadas ondas de pressão, porque transferem energia por variações de pressão no meio de propagação. O som não se propaga no vazio, como por exemplo, no espaço.^[6]

Logo o som pode ser descrito através de uma sequência de ondas sonoras, que são ondas de deslocamento, densidade e pressão que se propagam pelos meios compressíveis. Quando uma onda sonora se propaga através de qualquer gás, ocorrem várias compressões e rarefações de pequenos volumes do gás.

 Ver artigo principal: Ruído

Diversas fontes sonoras podem emitir ao mesmo tempo muitas vibrações de frequências e amplitudes diferentes. O ruído é baseado em vários sons de frequências aleatórias.

 Ver artigo principal: Eco

Quando uma pessoa emite um som em direção a um obstáculo, este som é ouvido no momento da emissão e no momento em que o som refletido pelo obstáculo retorna a ele, assim temos o eco. A reverberação acontece quando o som refletido atinge o observador no momento em que o som direito está se extinguindo, causando o prolongamento da sensação auditiva.^[7]

 Ver artigo principal: Velocidade do som

Qualquer onda mecânica, transversal ou longitudinal tem sua velocidade dependendo das propriedades inerciais e elásticas. No caso das ondas sonoras, a propriedade inercial é a massa específica ${\displaystyle \rho }$  e a elástica está relacionada à compressão e expansão do volume do ar. A propriedade utilizada nesse caso é o módulo de elasticidade volumétrico ${\displaystyle K}$ , sendo ele a relação entre a variação relativa de volume e a variação de pressão, que é definido como:

${\textstyle K=-{\frac {\Delta {\rho }}{\Delta {V}/V}},}$ 

Os sinais de ${\displaystyle \Delta {\rho }}$  e ${\displaystyle \Delta {V}}$  são sempre opostos, incluímos um sinal negativo para que ${\displaystyle K}$  seja um número positivo. Através da análise de quanto um elemento do gás modifica o seu volume e sua densidade, é possível determinar a velocidade da onda sonora naquele meio:

${\textstyle v={\sqrt {\frac {K}{\rho }}},}$ 

onde ${\displaystyle K}$  é o módulo de elasticidade volumétrico e ${\displaystyle \rho }$  é a massa específica do meio. Essas variações de pressão e massa específica dão origem ao transporte de energia característico de uma onda.

Uma onda progressiva é um dos casos mais simples, visto que, se estuda a propagação somente ao longo de uma direção. Para este caso, há uma equação que descreve o formato seguido por essas ondas que se deslocam para a direita:

${\textstyle y(x,t)=f(x-vt)}$ 

A função só depende de ${\displaystyle x}$  e ${\displaystyle t}$  através da relação:

${\textstyle x'=x-vt}$ 

em que ${\displaystyle x'}$  pode assumir qualquer função, como por exemplo:

${\displaystyle \cos(kx')=\cos[k(x-vt)]}$ 

em que ${\displaystyle k}$  é uma constante qualquer. Considerando uma variação ${\displaystyle \Delta {x}}$  e ${\displaystyle \Delta {t}}$ , através da equação ${\displaystyle y(x,t)=f(x-vt)}$  podemos chegar em:

${\textstyle y(x,t)=y(x+\Delta {x},t+\Delta {t})}$ 

em que o deslocamento em ${\displaystyle x}$  é descrito com ${\displaystyle \Delta {x}=v\Delta {t}}$  para a direita.

Uma onda que se propaga para a esquerda pode ser descrita assim como a equação ${\displaystyle y(x,t)=f(x-vt)}$  somente alterando ${\displaystyle v}$  para ${\displaystyle -v}$ . Assim temos:

${\textstyle y(x,t)=g(x+vt)}$ 

em que ${\displaystyle g(x'')}$  é uma função aleatória em que ${\displaystyle x''=x+vt}$  descreve o perfil da onda.^[8]

Sendo assim, cada elemento do ar, quando recebe uma onda sonora, oscila para a esquerda e para a direita, executando um movimento harmônico simples em todo de sua posição de equilíbrio. Pode-se expressar o deslocamento como uma função senoidal, como, por exemplo, cosseno:

${\displaystyle s=s_{m}\cos(kx-{\omega }t)}$ 

em que ${\displaystyle s_{m}}$  é amplitude de deslocamento (deslocamento máximo da partícula de ar), ${\displaystyle k}$  é o número de onda angular e ${\displaystyle \omega }$  é a frequência angular. Conforme a onda se propaga, a pressão do ar diminui em cada ponto com o tempo e essa variação é dada pela equação

${\textstyle {\Delta }p={\Delta }p_{m}\,\mathrm {sen} (kx-{\omega }t),}$ 

em que ${\displaystyle {\Delta }p_{m}}$  é:

${\displaystyle {\Delta }p_{m}=v{\rho }{\omega }s_{m},}$ 

sendo ${\displaystyle v}$ =velocidade do som e ${\displaystyle {\rho }=}$  massa específica do meio^[9]

 

O advento da tecnologia e principalmente da eletrônica permitiu o desenvolvimento do armazenamento de áudio e do aparelho eletrônico de som para gravação e reprodução eletrônica de áudio, principalmente música que foi armazenada em uma mídia. São exemplos de mídias ou fontes: MP3, CD, LP/Disco de vinil e, fita cassete. Alguns dos aparelhos que reproduzem essas mídias, são: tocador de mp3, toca-discos, gravador cassete.

Desde seus primórdios, com a invenção do fonógrafo, essa reprodução eletrônica do áudio evoluiu até atingir seu auge na alta fidelidade, que faz uso da estereofonia.

A reprodução eletrônica ocorre devido a conversão do som em um sinal de áudio analógico ou sinal de áudio digital.^[10] Onde o modo analógico é representado por uma faixa de tensão elétrica; ja o modo digital é formado por um conjunto de bits, onde cada um assume apenas dois valores: ou nível alto (1) ou nível baixo (0).^[10] Atualmente um sinal analógico pode ser processado digitalmente, após passar pela conversão, processo chamado de amostragem e quantização.^[10]

Instrumentos musicais: Cada instrumento produz as notas com timbres diferentes. As vibrações são criadas por toque ou sopro e cada instrumento tem o seu ressoador que amplifica os sons audíveis. A produção de notas variadas se dá devido à formação e intensificação de diferentes harmônicos. Em alguns instrumentos, os harmônicos que se formam são os mesmos, porém, com amplitudes diferentes. Ex: no piano quem gera o som é a corda e quem ressoa é a caixa de ressonância.

Em navios e submarinos são utilizados equipamentos de localização através do som (sonar). É possível detectar obstáculos submersos, ou outros submarinos através dos ruídos produzidos pelo sistema de propulsão.

O Som é assunto tão relevante em termos culturais, artísticos, científicos e de saúde, que possui uma semana a ele consagrada, encampada pelo UNESCO, que a denomina atualmente como Semana do Som da Unesco. A Semana do Som foi criada na França, no início dos anos 2000, se tornou um grande evento internacional, e já se encontra na 18ª edição. Ocorre em período definido pelo país em que é realizado. Consiste em eventos e reuniões dedicados à acústica, à saúde auditiva, à expressão musical e ao ambiente sonoro na vida cotidiana.