Conteúdos

Este roteiro de estudos de Física apresenta um caminho para a compreensão dos principais conceitos envolvidos no estudo da Acústica, o ramo da Física que se dedica ao estudo das ondas sonoras. Após indicações de leitura, algumas questões sobre os materiais sugeridos são feitas, visando uma maior fixação do conteúdo. O material também conta com algumas sugestões de vídeos (possibilitando a ampliação e o aprofundamento em determinados tópicos). Na última etapa, encontram-se exercícios resolvidos.

● Introdução ao tema;
● Acústica;
● Características fundamentais do som; e
● Cheque seus conhecimentos.

Objetivos

• Compreender que existem diferentes tipos de onda na natureza;
• Conhecer melhor as principais características das ondas mecânicas;
• Compreender que o som é uma onda mecânica; e
• Aprender as características fundamentais do som.

Estude também:

Estudar em casa: medidas de distância em astronomia

Estudar em casa: força centrípeta

Palavras-chave:

Acústica. Ondas mecânicas. Som. Intensidade. Altura. Timbre.

Proposta de trabalho:

O objetivo deste roteiro é auxiliar nos estudos em casa ou em outro ambiente. Nesse sentido, apresenta um percurso com textos-base e algumas propostas de atividades, e, no final, há outros textos e vídeos que podem ajudar a compreender melhor o tema em questão.

Não é necessário fazer todas as etapas, ler todos os textos, ou assistir todos os vídeos, mas as questões norteadoras, bem como as subquestões que advêm delas, ajudam na captação do conteúdo inteiro e dos principais conceitos.

Leia os textos propostos, sempre buscando as respostas para as perguntas. Se aparecerem mais dúvidas ao longo da leitura, aproveite para fazer anotações em seu caderno e aumentar ainda mais sua pesquisa. Após as leituras de cada um dos textos, escreva um parágrafo resumindo seu estudo.

1ª Etapa: Introdução ao tema

Na natureza, existem quatro tipos de ondas:

• Ondas eletromagnéticas →luz visível, por exemplo;
• Ondas gravitacionais →perturbações na estrutura do próprio espaço-tempo (previstas pela Teoria da Relatividade Geral, de Einstein);
• Ondas de matéria →previstas pela Mecânica Quântica, fruto dos trabalhos do físico francês Louis de Broglie; e
• Ondas mecânicas →ondas marítimas, ondas sísmicas e ondas sonoras, por exemplo.

Em Física, pode-se definir uma onda como uma perturbação que se propaga no espaço e no tempo, a qual transporta energia, mas não transporta matéria.

Destaquemos, neste momento, uma característica fundamental das ondas eletromagnéticas: tais tipos de ondas não necessitam de um meio material para se propagar, ou seja, são capazes de se propagar no vácuo. Assim, a luz do Sol chega até o nosso planeta Terra viajando aproximadamente 150 milhões de quilômetros de distância, no vácuo.

No entanto, as ondas mecânicas necessitam de um meio material, seja ele líquido, sólido ou gasoso, para se propagar. Dessa forma, quando estamos assistindo a um filme de ficção científica, em que ocorrem cenas de explosões no espaço e barulhos estrondosos são artificialmente criados, fisicamente isso está completamente incorreto. No espaço, não existe meio material para o som (que é uma onda mecânica) se propagar. Portanto, as explosões no espaço são silenciosas.

O ramo da Física responsável pelo estudo das mais diversas características das ondas chama-se Ondulatória. E, dentro da ondulatória, a parte que se dedica especialmente ao estudo das ondas sonoras chama-se acústica.

Este material tem como objetivo apresentar um caminho possível de ser trilhado para o estudo da acústica, ou seja, do som (ondas sonoras) e suas principais características.

Bons estudos!

2ª Etapa: Acústica

Pergunta norteadora: O que é acústica?

BERTELLI, Miguel. “Acústica”;  QueroBolsa
Acesso em: 20 de outubro de 2022.

A partir da introdução ao tema (1ª etapa deste material), bem como do texto acima, responda às seguintes perguntas:

1) Marque a alternativa correta. O som é tipo de onda:

a) Eletromagnética
b) Gravitacional
c) Mecânica
d) De matéria

2) Marque a alternativa correta. O som é:

a) Uma onda mecânica, ou seja, não precisa de meio material para se propagar.
b) Uma onda eletromagnética, ou seja, não precisa de meio material para se propagar.
c) Uma onda eletromagnética, ou seja, necessita de um meio material para se propagar.
d) Uma onda mecânica, ou seja, necessita de um meio material para se propagar.

3) Qual é a faixa do espectro audível, ou seja, qual é o intervalo de frequências que o ouvido humano consegue captar?

4) O que é:

a) Infrassom?
b) Ultrassom?

Para saber mais, assista:

Física – Acústica – Introdução – Stoodi
Acesso em: 20 de outubro de 2022.

Respostas da 2ª etapa

1) Alternativa correta: C.
O som é uma onda mecânica.

2) Alternativa correta: D.
O som é uma onda mecânica, ou seja, necessita de um meio material para se propagar.

3) Para que o som seja percebido pelo ouvido humano, a frequência de oscilação deve estar entre 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz).

4) Respostas:
a) Infrassom: são os sons cuja frequência de oscilação é menor que 20 Hz, ou seja, estão abaixo da faixa do espectro audível.
b) Ultrassom: são os sons cuja frequência de oscilação é maior que 20 kHz, ou seja, estão acima da faixa do espectro audível.

3ª Etapa: Características fundamentais do som

Pergunta norteadora: Quais são as principais características do som?

GOLVEIA, Rosimar. “Ondas Sonoras”;  Toda Matéria
Acesso em: 20 de outubro de 2022.

A partir da leitura do texto acima responda às seguintes perguntas:

1) O som é um tipo de onda transversal ou longitudinal?

2) O som é um tipo de onda:

a) Unidimensional
b) Bidimensional
c) Tridimensional

3) Qual é a velocidade do som, no ar, em condições normais de temperatura e densidade?

4) A afirmação a seguir é verdadeira ( V ), ou falsa ( F )?

( ) O som é uma onda mecânica, portanto necessita de um meio para se propagar. O som só é capaz de se propagar em meios gasosos.
( ) O som é uma onda mecânica, capaz de se propagar em meios gasosos, líquidos, ou sólidos.

5) A velocidade de propagação do som depende de alguns fatores. Cite dois.

6) A intensidade do som está relacionada a qual característica da onda sonora?

7) A altura do som está relacionada a qual característica da onda sonora?

8) O que o timbre de um som nos permite distinguir?

9) Qual é a equação fundamental da ondulatória?

Para saber mais, assista:

Quais são as qualidades fisiológicas do som? – Ondulatória – Chama o Físico
Acesso em: 20 de outubro de 2022.

Acústica: Características fisiológicas do som – Me Salva
Acesso em: 20 de outubro de 2022.

Ondas sonoras – Qualidades do Som – O Físico
Acesso em: 20 de outubro de 2022.

Respostas da 3ª etapa

1) O som é uma onda longitudinal, ou seja, a sua direção de oscilação é a mesma direção de propagação.

2) Tridimensional, pois se propaga em todas as direções.

3) À temperatura de 20 °C, a velocidade média do som no ar é de 340 m/s.

4) Respostas:
( F ) O som é uma onda mecânica, portanto necessita de um meio para se propagar. O som só é capaz de se propagar em meios gasosos.
( V ) O som é uma onda mecânica, capaz de se propagar em meios gasosos, líquidos, ou sólidos.

5) A temperatura do meio material interfere na velocidade de propagação do som, assim, quanto maior a temperatura, maior a velocidade. Além disso, o estado físico do meio material também interfere na sua velocidade de propagação, sendo que a sua velocidade em meios sólidos é maior do que em meios líquidos, e a sua velocidade em meios líquidos é maior do que em meios gasosos.

6) A intensidade do som está relacionada com a amplitude da onda sonora. Fisiologicamente, percebemos tal característica como o volume do som.

7) A altura de um som está relacionada com a frequência da onda sonora. Tem-se que:

▪ Sons de baixa frequência são sons GRAVES; e
▪ Enquanto que sons de alta frequência são sons AGUDOS.

8) O timbre de um som nos permite diferenciar a fonte sonora que o emite. Por exemplo: Quando um piano e um violão executam a mesma nota musical “DÓ”, é o timbre de cada instrumento que nos permite diferenciá-los.

Dessa forma, é possível termos sons de mesma intensidade e de mesma altura, mas distintos por serem oriundos de fontes sonoras diferentes, ou seja, possuem timbres distintos.

4ª Etapa: Cheque seus conhecimentos

Realizar questões de múltipla escolha é um excelente exercício durante o estudo autodirigido. Abaixo, alguns exemplos de questões sobre o tema estudado:

1) (Enem) Ao ouvir uma flauta e um piano emitindo a mesma nota musical, consegue-se diferenciar esses instrumentos um do outro.

Essa diferenciação se deve principalmente ao(a):

a) intensidade sonora do som de cada instrumento musical.

b) potência sonora do som emitido pelos diferentes instrumentos musicais.

c) diferente velocidade de propagação do som emitido por cada instrumento musical.

d) timbre do som, que faz com que os formatos das ondas de cada instrumento sejam diferentes.

e) altura do som,que possui diferentes frequências para diferentes instrumentos musicais.

Resposta: D.

Justificativa: A qualidade do som que nos permite distinguir sons de mesma frequência e intensidade é o timbre, portanto, a alternativa correta é a letra D.

(Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/acustica.htm. Acesso em: 20 de outubro de 2022.)

2) (Enem) Quando adolescente, as nossas tardes, após as aulas, consistiam em tomar às mãos o violão e o dicionário de acordes de Almir Chediak e desafiar nosso amigo Hamilton a descobrir, apenas ouvindo o acorde, quais notas eram escolhidas. Sempre perdíamos a aposta, ele possui o ouvido absoluto.

O ouvido absoluto é uma característica perceptual de poucos indivíduos capazes de identificar notas isoladas sem outras referências, isto é, sem precisar relacioná-las com outras notas de uma melodia.

LENT, R. O cérebro do meu professor de acordeão. Acesso em: 15 ago. 2012 (adaptado).

No contexto apresentado, a propriedade física das ondas que permite essa distinção entre as notas é a:

a) frequência.

b) intensidade.

c) forma da onda.

d) amplitude da onda.

e) velocidade de propagação.

Resposta: A.

Justificativa: A qualidade do som que nos permite distinguir diferentes notas musicais é a frequência do som, logo, a alternativa correta é a letra A.

(Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/acustica.htm . Acesso em: 20 de outubro de 2022.)

3) (Enem) Visando a reduzir a poluição sonora de uma cidade, a Câmara de Vereadores aprovou uma lei que impõe o limite máximo de 40 dB (decibéis) para o nível sonoro permitido após as 22 horas.

Ao aprovar a referida lei, os vereadores estão limitando qual característica da onda?

a) A altura da onda sonora

b) A amplitude da onda sonora

c) A frequência da onda sonora

d) A velocidade da onda sonora

e) O timbre da onda sonora

Resposta: B.

Justificativa: A intensidade sonora da onda está relacionada com a amplitude da onda, logo, a resposta correta é a letra B.

(Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/acustica.htm. Acesso em: 20 de outubro de 2022.)

4) “O “volume” do som é, na verdade, a intensidade das ondas sonoras, ou seja, é a quantidade de energia transmitida pelo som a cada segundo, a cada metro quadrado. Assinale a alternativa que apresenta a unidade de medida correspondente à intensidade sonora.

a) m/s

b) m³

c) kg.m/s²

d) W/m²

Resposta: D.

Justificativa: Como é dito no enunciado, a intensidade sonora é a potência por metro quadrado, portanto a alternativa correta é a letra D.

(Disponível em: Brasil Escola. Acesso em: 20 de outubro de 2022.)

Roteiro de estudos elaborado pelo Prof. Me. Elves Silva Moreira.

Revisão textual: Professora Daniela Leite Nunes.

Coordenação Pedagógica: Prof.ª Dr.ª Aline Monge.