Qualidades fisiológicas do som

Produção e percepção de ondas sonoras

Quando uma fonte sonora (lâmina, corda, membrana, etc.) é colocada para vibrar, ela provoca em toda sua volta, no meio que a envolve (normalmente o ar), ondas mecânicas longitudinais que, por meio de sucessivas

compressões e rarefações das partículas desse meio, viajam em todas as direções (meio tridimensional), formando assim, uma onda sonora.

Essas sucessivas compressões e rarefações simultâneas transferem energia das moléculas do ar nas três dimensões, na direção do movimento da lâmina corda ou membrana, produzindo ondas longitudinais, nas quais as moléculas do ar se movimentam para frente e para trás,nas compressões e rarefações, recebendo energia das moléculas mais próximas da fonte e transmitindo-a para as moléculas mais afastadas dela, até chegarem ao ouvido.

No ouvido externo onde o som é captado, as ondas sonoras atingem uma membrana chamada tímpano, que passa a vibrar com a mesma freqüência das ondas emitidas pela fonte sonora, transmitindo ao cérebro, por meio de terminações nervosas (nervo acústico) os impulsos elétricos, que os transformam em sensação denominada som.

O som musical, que provoca sensações agradáveis, é produzido por vibrações periódicas.

O ruído, que provoca sensações desagradáveis, é produzido por vibrações aperiódicas.

Qualidades fisiológicas do som

São três as qualidades fisiológicas do som: intensidade, altura e timbre.

Intensidade Sonora

È a característica do som que nos permite distinguir um som forte de um som fraco e está relacionada com a energia transportada pela onda que, quanto mais perto da fonte mais forte será o som e mais afastado da fonte, mais fraco.

Dessa maneira, o som emitido, por exemplo, por uma britadeira,  será mais forte para uma pessoa perto da

mesma e mais fraco para uma pessoa afastada da mesma.

O som emitido por um rádio funcionando num volume máximo terá maior intensidade que o som emitido pelo mesmo rádio num volume menor.

O som se propaga num meio material se espalhando em todas as direções (propagação tridimensional) e as frentes de onda têm formato esférico (superfície esférica).

Frente de onda é a região do espaço que reúne todos os pontos do meio alcançados simultaneamente por um pulso (dizemos que todos os pontos de uma frente de onda têm a mesma fase, por exemplo, compressões ou rarefações).

As frentes de onda em meios tridimensionais, no caso do som, podem ser chamadas de superfícies de onda e possuem o formato esférico.

Expressão matemática da Intensidade Sonora

A intensidade sonora ou sonoridade (I) de uma onda esférica, num determinado ponto, é definida pela expressão:

 Se você tiver mais que uma frente de onda, por exemplo 1 e 2, você terá:

As intensidades de onda são inversamente proporcionais aos quadrados das distâncias à fonte.

Nível Sonoro (NS)

Mede a intensidade sonora percebida ou detectada pelo sistema auditivo humano. É medida em decibel (dB).

Para descobrir se o som produzido por uma fonte sonora é forte (grande intensidade sonora) ou fraco (pequena intensidade sonora), determina-se o Nível Sonoro produzido.

O nível sonoro (NS) relaciona a intensidade sonora de um som com a intensidade sonora do som mais fraco que conseguimos ouvir.

A intensidade mínima do som percebido pelo ouvido humano (limiar de audição) é, aproximadamente, de

10^-12 W/m² e se for superior a 1W/m² ela provocará dor (limiar da dor).

Assim, o ouvido humano pode perceber normalmente sons cuja intensidade varie de 10^-12W/m² a 1Wm^2. 

Como esse intervalo audível é muito grande, utilizamos a escala logarítmica para expressa-lo.

Assim, definimos NS (nível sonoro ou nível de intensidade ou intensidade auditiva) de determinado som, como por exemplo, o som de uma britadeira, de uma sirene, de um conjunto musical, etc., como sendo a relação entre a intensidade desse determinado som (I) e o limiar de audibilidade (I_o).

O nível sonoro NS é medido em decibel (dB) e 1dB = 1/10B.

O nível de referência é I_o = 10^-12 W/m², que corresponde ao som mais fraco que podemos ouvir (limiar de audição).

Expressão matemática do nível sonoro (NS):

Exemplos de aplicação:

Para o limiar de audibilidade I = 10^-12 W/m², o nível sonoro NS será:

NS = 10log(I/I_o)    NS = 10log(10^-12/10^-12)    NS/10 = log1    10^NS/10 = 1    10^NS/10 = 10⁰   NS/10 = 0    NS = 0.

Processo inverso quando NS = 0    0 = 10log(I/10^-12)    0/10 = log(I/10^-12)    0 = log(I/

10^-12)  10⁰ = I/10^-12    I=10⁰.10^-12   I = 10^-12 W/m².

Para o limite da dor I = 1 W/m², o nível sonoro NS será:

NS = 10log(I/I_o)   NS = 10log(1/10^-12)    NS/10 = log10¹²    10^NS/10 = 10¹²    NS/10 = 12  NS = 120 dB.

Processo inverso    120 = 10log(I/10^-12)    120/10 = log(I/10^-12)    10¹² = (I/10^-12)    I = 10⁰

I = 1 W/m².

Na tabela abaixo fornecemos alguns valores de níveis sonoros em decibéis (dB) e no gráfico alguns valores das relações entre níveis sonoros e intensidades para você compará-los:

Os níveis de 90 a 180 decibéis são extremamente perigosos no caso de exposição constante e a faixa de maior sensibilidade do ouvido humano está compreendida entre 1.000Hz e 4.000Hz.

Altura do som

A velocidade de vibração da fonte sonora (lâmina, corda, membrana, etc.) é que vai definir sua altura.

As vibrações lentas produzem sons graves e as vibrações rápidas produzem sons agudos.

A altura dos sons depende também do tamanho dos corpos que vibram. Uma corda fina e curta produz sons mais agudos que os de uma corda longa e grossa.

Uma flauta pequenina de tubo bem fino também produz sons mais agudos do que um instrumento de sopro com um tubo longo e grosso como a tuba.

A altura do som está relacionada com sua freqüência, ou seja, a altura (tom) é a qualidade do som que permite ao ouvido distinguir um som grave, de baixa frequência, de um som agudo, de alta freqüência. 

O som mais grave audível por um ouvido humano é de aproximadamente 20 Hz e o mais agudo é de

aproximadamente 20 000 Hz.

Exemplos, calculando a frequência de sons pelo gráfico:

Para que dois sons distintos possam ser comparados, em relação às suas alturas (frequências), define-se entre eles o intervalo acústico (IA), através da expressão:

Timbre

O timbre é uma qualidade sonora que permite distinguir dois sons de mesma altura (mesma freqüência) e mesma intensidade, emitidos por instrumentos diferentes tocando a mesma nota musical ou acorde.

Assim, conseguimos distinguir se a mesma nota musical é emitida por um violão, piano ou saxofone pelo timbre, pois ela difere nos três instrumentos e nos fornece sensações sonoras diferentes, devido às diferentes composições de harmônicos gerados por cada instrumento. 

O que você deve saber,informações e dicas

A intensidade do som está relacionada com a amplitude. Som mais forte tem maior amplitude e som mais fraco, menor amplitude.

Os níveis de 90 a 180 decibéis são extremamente perigosos no caso de exposição constante.

A faixa de maior sensibilidade do ouvido humano está compreendida entre 1.000Hz e 4.000Hz.

O nível sonoro total de n fontes idênticas é dado por NS(t) = 10.log(n) + L, onde L é o nível sonoro de apenas uma fonte.

O timbre é uma qualidade sonora que permite distinguir dois sons de mesma altura (mesma freqüência) e mesma intensidade, emitidos por instrumentos diferentes tocando a mesma nota musical ou acorde.

Assim, conseguimos distinguir se a mesma nota musical é emitida por um violão ou por um piano pelo timbre, pois ele difere nos dois instrumentos e nos fornece sensações sonoras diferentes, devido às diferentes composições de harmônicos gerados por cada instrumento. 

Altura do som está relacionada com sua freqüência, ou seja, a altura (tom) é a qualidade do som que permite ao ouvido distinguir um som grave, de baixa frequência, de um som agudo, de alta freqüência.   

  Baseado na equação de Taylor para instrumentos de corda, a altura (frequência) dos sons emitidos depende do comprimento (L) da corda (relação inversa), da espessura (µ, densidade linear de massa) da corda (relação inversa) e da força de tensão (T) que estica as cordas (relação direta):

Assim;

Quanto menor é o comprimento das cordas, mais agudo (maior frequência) possui o som emitido.

Quanto menor é a espessura (densidade linear de massa µ) das cordas, mais agudo (maior frequência) possui o som emitido.

Quanto mais esticadas estiverem as cordas (maior força de tração T) mais agudo (maior frequência) possui o som emitido.

Numa orquestra, de forma geral, instrumentos da família de cordas cujas cordas são mais curtas

produzem sons mais agudos (altos) e instrumentos de cordas mais longas, sons mais graves (baixos).

Veja a resolução de alguns exercícios interessantes:

01-(FUVEST-SP)

O resultado do exame de audiometria de uma pessoa é mostrado nas figuras abaixo.

Os gráficos representam o nível de intensidade sonora mínima I, em decibéis(dB), audível por suas orelhas direita e esquerda, em função da frequência f do som, em kHz.

A comparação desse resultado com o de exames anteriores mostrou que, com o passar dos anos, ela teve perda auditiva. Com base nessas informações, foram feitas as seguintes afirmações sobre a audição dessa pessoa:

I. Ela ouve sons de frequência de 6 kHz e intensidade de 20 dB com a orelha direita, mas não com a esquerda.

II. Um sussurro de 15dB e frequência de 0,25 kHz é ouvido por ambas as orelhas.

III. A diminuição de sua sensibilidade auditiva, com o passar do tempo, pode ser atribuída a degenerações dos ossos martelo, bigorna e estribo, da orelha externa, onde ocorre a conversão do som em impulsos elétricos.

É correto apenas o que se afirma em

Resolução:

I. Falsa  orelha direita  observe no gráfico que para a orelha direita, sons de frequência 6 kHz possuem intensidade mínima de 25 dB, ou seja, ele não ouve sons com intensidade abaixo de 25 dB, não ouvindo, portanto som de intensidade 20 dB.

Orelha esquerda  observe no gráfico que para a orelha esquerda, sons de frequência 6 kHz

possuem intensidade mínima de 10 dB, ou seja, ele não ouve sons com intensidade abaixo de 10 dB, ouvindo, portanto som de intensidade 20 dB.

Assim, para a frequência de 6 kHz e nível sonoro 20 dB a pessoa ouve com a orelha esquerda, mas

não com a direita.

II. Correta  para ser ouvido um som de frequência 0,25 kHz deve possuir intensidade mínima de

10 dB para as duas orelhas, ouvindo, portanto, um sussurro de 15 dB.

III. Falsa  a transformação de som em impulso elétrico ocorre na orelha interna onde estão localizados os ossos martelo, bigorna e estribo.

R- B.

02-(UERJ) Seja NS o nível sonoro de um som, medido em decibéis. Esse nível sonoro está

relacionado com a intensidade do som, I, pela fórmula abaixo, na qual a intensidade padrão, I_o, é igual a 10^-12 W/m².

NS = 10.log(I/I₀)

Observe a tabela ao lado. Nela, os valores de I foram aferidos a distâncias idênticas das respectivas fontes de som.

Sabendo que há riscos de danos ao ouvido médio a partir de 90dB, quais as fontes da tabela cuja intensidade de emissão de sons está na faixa de risco?

Resolução:

Os riscos de danos ao ouvido médio ocorrem a partir de 90dB 90 = 10log(I/10^-12)    9 = logI – log10^-12    9 = logI - (-12)log10    9 = logI + 12    -3 = logI  I = 10^-3 W/m².

R- Turbina e Amplificador de som

03- (UNICAMP-SP) É usual medirmos o nível de uma fonte sonora em decibéis d(B). O nível em dB

é relacionado à intensidade I da fonte pela fórmula Nível sonoro (dB) = 10.log(I/I_o).

Em que I_o = 10^-12 W/m² é um valor padrão de intensidade muito próximo do limite de audibilidade humana.

Os níveis sonoros necessários para uma pessoa ouvir variam de indivíduo para indivíduo.

No gráfico ao lado esses níveis estão representados em função da freqüência do som para dois indivíduos, A e B.

O nível sonoro acima do qual um ser humano começa a sentir dor é aproximadamente 120dB, independentemente da freqüência.

a) Que freqüências o indivíduo A consegue ouvir melhor que o indivíduo B?

b) Qual a intensidade I mínima  de um som (em W/m²)  que causa dor em um ser humano?

c) Um beija flor bate suas asas 100 vezes por segundo, emitindo um ruído que atinge o ouvinte com um nível sonoro de 10 dB.

Em quanto tempo a intensidade I desse ruído precisa ser amplificada para ser audível pelo indivíduo B?

Resolução:

a) O nível sonoro (NS) relaciona a intensidade sonora de um som com a intensidade sonora do som mais fraco que conseguimos ouvir.

Pelo gráfico observamos que o indivíduo A consegue ouvir melhor que o indivíduo B sons com freqüências compreendidas entre 20Hz e 200Hz porque a curva de seu nível sonoro (curva tracejada) está mais baixa (mais próxima do limiar de audição que é 0 dB) ou, o indivíduo A consegue ouvir melhor que o indivíduo B quando o nível sonoro, necessário para A ouvir, for menor que o de B. Portanto, A consegue ouvir melhor que B na faixa de frequência de 20 Hz a 200 Hz.

b) Pelo enunciado, o nível sonoro mínimo que causa dor em um ser humano é de 120 dB, o que corresponde a uma intensidade NS = 120 dB    120 = 10log(I/Io)    12 = log(I/10^-12)  ---  10¹² =

I/10^-12    I = 10⁰    I = 1 W/m².

c) O ruído atinge o ouvinte com um NS₁ = 10 dB pelo gráfico, quando f=100Hz NS₂ = 40dB. Assim, o nível sonoro deve passar de 10dB para 40dB.

NS₁ = 10 dB    10 = 10log(I₁/I_o)    1 = log(I₁/10^-12)    10¹ = I₁/10^-12    I₁ = 10^-11W/m².

NS₂ = 40 dB    40 = 10log(I₂/I_o)     4 = log(I₂/10^-12)     10⁴ = I₂/10^-12     I₂ = 10^-8 W/m².

I₂/I₁ = 10^-8/10^-11    I₂/I₁ = 10³    I₂ = 10³I₁    deve ser ampliada de 1.000 vezes.

04-(UFC) Sonoridade ou intensidade auditiva é a qualidade do som que permite ao ouvinte distinguir um som fraco (pequena intensidade) de um som forte (grande intensidade).

Em um jogo de futebol, um torcedor grita "gol" com uma sonoridade de 40 dB.

Qual será a sonoridade (em dB), se 10 000 torcedores gritam "gol" ao mesmo tempo e com a mesma intensidade?

Resolução:

O nível sonoro total de n fontes idênticas é dado por L(t) = 10.log(n) + L, onde L é o nível sonoro de apenas uma fonte.

Assim NS(t) = 10.log(10 000) + 40   NS(t) = 10log10⁴ + 40    NS(t) = 10.4log10 + 40

NS(t) =10.4.1 + 40    NS(t) = 80 dB.

Exercícios de vestibulares com resoluções comentadas sobre

Qualidades fisiológicas do som

01-(UNICAMP-SP) O ruído sonoro nas proximidades de rodovias resulta, predominantemente, da compressão do ar pelos pneus de veículos que trafegam a altas velocidades. O uso de asfalto emborrachado pode reduzir significativamente esse ruído. O gráfico a seguir mostra duas curvas de intensidade do ruído sonoro em função da freqüência, uma para asfalto comum e outra para asfalto emborrachado.

As intensidades da figura foram obtidas a uma distância r = 10 m da rodovia. Considere que a intensidade do ruído sonoro é dada por I = P/4πr², onde P á a potência de emissão do ruído.

Calcule P na freqüência de 1000 Hz para o caso do asfalto emborrachado.Considere π=3

02-(UFPR-PR) Quando uma pessoa fala, o que de fato ouvimos é o som resultante da superposição de vários sons de freqüências diferentes. Porém, a freqüência do som percebido é igual à do som de menor freqüência emitido. Em 1984, uma pesquisa realizada com uma população de 90 pessoas, na cidade de São Paulo, apresentou os seguintes valores médios para as freqüências mais baixas da voz falada: 100 Hz para homens, 200 Hz para mulheres e 240 Hz para crianças.

            (TAFNER, Malcon Anderson. "Reconhecimento de palavras faladas isoladas usando redes neurais artificiais". Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Santa Catarina.)

Segundo a teoria ondulatória, a intensidade I de uma onda mecânica se propagando num meio elástico é diretamente proporcional ao quadrado de sua freqüência para uma mesma amplitude. Portanto, a razão I_F/I_M entre a intensidade da voz feminina e a intensidade da voz masculina é:

03-(UNICAMP-SP) O nível sonoro S é medido em decibéis (dB) de acordo com a expressão S = (10 dB) log (I/I_o), onde I é a intensidade da onda sonora e I_o = 10^-12 W/m² é a intensidade de referência padrão correspondente ao limiar da audição do ouvido humano. Numa certa construção, o uso de proteção auditiva é indicado para trabalhadores expostos durante um dia de trabalho a um nível igual ou superior a 85 dB. O gráfico a seguir mostra o nível sonoro em função da distância a uma britadeira em funcionamento na obra

a) A que distância mínima da britadeira os trabalhadores podem permanecer sem proteção auditiva?

b) A freqüência predominante do som emitido pela britadeira é de 100 Hz. Sabendo-se que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, qual é o comprimento de onda para essa freqüência?

c) Qual é a intensidade da onda sonora emitida pela britadeira a uma distância de 50 m?

04-(UERJ) Seja NS o nível sonoro de um som, medido em decibéis. Esse nível sonoro está relacionado com a intensidade do som, I, pela fórmula abaixo, na qual a intensidade padrão, I_o, é igual a 10^-12 W/m².

NS=10.log(I/I₀)

Observe a tabela a ao lado. Nela, os valores de I foram aferidos a distâncias idênticas das respectivas fontes de som.

Sabendo que há riscos de danos ao ouvido médio a partir de 90dB, quais as fontes da tabela cuja intensidade de emissão de sons está na faixa de risco?

05-(UFRS-RS) A menor intensidade do som que um ser humano pode ouvir é da ordem de 10^-16 W/cm² .Já a maior intensidade suportável (limiar da dor) situa-se em torno de 10^-3W/cm².

Usa-se uma unidade especial para expressar essa grande variação de intensidades percebidas pelo ouvido humano; o bel (B). O significado dessa unidade é o seguinte: Dois sons diferem de 1B quando a intensidade de um deles é 10 vezes maior (ou menor) que a do outro, diferem de 2B quando a intensidade de um deles é 100 vezes maior (ou menor) que a do outro, diferem de 3B quando a intensidade de um deles é 1000 vezes maior (ou menor) que a do outro, e assim por diante. Na prática, usa-se o decibel (dB), que corresponde a 1/10 do bel. Quantas vezes maior é, então, a intensidade dos sons produzidos em concertos de rock (110dB) quando comparada com a intensidade do som produzida por uma buzina de automóvel (90dB)?

a) 1,22     b) 10     c) 20     d) 100      e) 200

06- (UNICAMP-SP) É usual mediemos o nível de uma fonte sonora em decibéis d(B). O nível em dB é relacionado à intensidade I da fonte pela fórmula Nível sonoro (dB) = 10.log(I/I_o).

Em que I_o = 10^-12W/m² é um valor padrão de intensidade muito próximo do limite de audibilidade humana. Os níveis sonoros necessários para uma pessoa ouvir variam de indivíduo para indivíduo. No gráfico a seguir esses níveis estão representados em função da freqüência do som para dois indivíduos, A e B. O nível sonoro acima do qual um ser humano começa a sentir dor é aproximadamente 120dB, independentemente da freqüência.

a) Que freqüências o indivíduo A consegue ouvir melhor que o indivíduo B?

b) Qual a intensidade I mínima  de um som (emW/m²)  que causa dor em um ser humano?

c) Um beija flor bate suas asas 100 vezes por segundo, emitindo um ruído que atinge o ouvinte com um nível sonoro de 10dB.

Em quanto tempo a intensidade I desse ruído precisa ser amplificada para ser audível pelo indivíduo B?

07-(UFC) Sonoridade ou intensidade auditiva é a qualidade do som que permite ao ouvinte distinguir um som fraco (pequena intensidade) de um som forte (grande intensidade). Em um jogo de futebol, um torcedor grita "gol" com uma sonoridade de 40 dB.

Assinale a alternativa que fornece a sonoridade (em dB), se 10000 torcedores gritam "gol" ao mesmo tempo e com a mesma intensidade.

a) 400000

b) 20000

c) 8000

d) 400

e) 80

08-(UEL-PR) No século XIX, o trabalho dos fisiologistas Ernest e Gustav Fechner levou à quantificação da relação entre as sensações percebidas pelos sentidos humanos e a intensidades dos estímulos físicos que as produziram. Eles afirmaram que não existe uma relação linear entre elas, mas logarítmica; o aumento da sensação S, produzido por um aumento de um estímulo I, é proporcional ao logaritmo do estímulo, isto é,

                        S – S_o = K log₁₀(I/I_o)

 onde S_o é a intensidade auditiva adotada como referência, I_o é a intensidade física adotada como referência associada a S_o e K é uma constante de proporcionalidade. Quando aplicada à intensidade auditiva, ou sonoridade, a unidade de intensidade auditiva S, recebeu o nome de bel (1 decibel = 0,1 bel), em homenagem a Alexander Grahan-Bell, inventor do telefone, situação em que foi assumido que K=1. Com base nesta relação, é correto afirmar que se um som é 1000 vezes mais intenso que a intensidade I³ do menor estímulo perceptível, a diferença de intensidade auditiva destes sons corresponde a:

a) 1000 decibéis    

b) 33,33 decibéis      

c) 30 decibéis    

d) 3 decibéis     

e) 0,3 decibéis

09-(ITA-SP) Uma banda de rock irradia uma certa potência em um nível de intensidade sonora igual a 70 decibéis. Para elevar esse nível a 120 decibéis, a potência irradiada deverá ser elevada de

10-(UNESP-SP) O gráfico da figura indica, no eixo das ordenadas, a intensidade de uma fonte sonora, I, em watts por metro quadrado (W/m²), ao lado do correspondente nível de intensidade sonora, b em decibéis (dB), percebido, em média, pelo ser humano. No eixo das abscissas, em escala logarítmica, estão representadas as freqüências do som emitido.

A linha superior indica o limiar da dor  ---  acima dessa linha, o som causa dor e pode provocar danos ao sistema auditivo das pessoas. A linha inferior mostra o limiar da audição  ---  abaixo dessa linha, a maioria das pessoas não consegue ouvir o som emitido.

Suponha que você assessore o prefeito de sua cidade para questões ambientais.

a) Qual o nível de intensidade máximo que pode ser tolerado pela municipalidade? Que faixa de freqüências você recomenda que ele utilize para dar avisos sonoros que sejam ouvidos pela maior parte da população?

b) A relação entre a intensidade sonora, I, em W/m², e o nível de intensidade, b, em dB, é b= 10 . log (I/I_o), onde I_o = 10^-12W/m². Qual a intensidade de um som, em W/m², num lugar onde o nível de intensidade é 50dB?

Consultando o gráfico, você confirma o resultado que obteve?

11-(PUC-MG) Analise as afirmações a seguir.

I. Dois instrumentos musicais diferentes são acionados e emitem uma mesma nota musical.

II. Dois instrumentos iguais estão emitindo uma mesma nota musical, porém, com volumes (intensidades) diferentes.

III. Um mesmo instrumento é utilizado para emitir duas notas musicais diferentes.

Assinale a principal característica que difere cada um dos dois sons emitidos nas situações I, II e III respectivamente.

a) Amplitude, comprimento de onda e freqüência.         

b) Freqüência, comprimento de onda e amplitude.

c) Timbre, amplitude e freqüência.                                 

d) Amplitude, timbre e freqüência.

12-(UECE) Quando diferentes tipos de instrumentos musicais, como flauta, saxofone e piano, produzem a mesma nota musical, os sons resultantes diferem uns dos outros devido:

a) às diferentes composições de harmônicos gerados por cada instrumento.  

b) às diferentes intensidades das ondas sonoras.

c) às diferentes freqüências sonoras produzidas.      

d) aos diferentes comprimentos de ondas fundamentais.

13- (UFSCAR-SP) Sabemos que, em relação ao som, quando se fala em altura, o som pode ser agudo ou grave, conforme a sua freqüência. Portanto, é certo afirmar que:

a) o que determina a altura e a freqüência do som é a sua amplitude.

b) quanto maior a freqüência da fonte geradora, mais agudo é o som.

c) o som é mais grave de acordo com a intensidade ou nível sonoro emitidos.

d) sons mais agudos possuem menor velocidade de propagação que sons mais graves.

e) sons graves ou agudos propagam-se com mesma velocidade no ar e no vácuo.

14- (PUC-PR) A qualidade do som que permite distinguir a nota dó emitida por um violão e esta mesma nota emitida por um piano é:

15-(UFG-GO) Os instrumentos musicais e nosso aparelho fonador são bons exemplos de fontes sonoras. Estas fontes produzem vibrações das moléculas de ar, resultando em uma onda que se propaga atingindo nosso ouvido, produzindo-se a sensação sonora. Em relação ao som, é correto afirmar que:

(01) as vozes das pessoas são classificadas quanto à sua altura (Baixos, Tenores, Sopranos, etc.) A voz grave, Baixo, de um cantor possui freqüência menor que a voz aguda, Soprano, de uma cantora;

(02) A intensidade sonora está relacionada com a amplitude da onda sonora;

(04) Os morcegos utilizam a propriedade dos sons serem refletidos por um obstáculo (eco) para percebê-lo;

(08) é através do timbre que podemos diferenciar uma mesma nota (um som fundamental de mesma altura e mesma intensidade) emitida por um violino e por um piano.

Dê como resposta a soma dos números correspondentes às afirmações corretas. 

16-(UEPA) Durante um show musical numa casa de espetáculos, dois amigos, Antônio e Paulo, conseguem lugares diferentes na platéia.  Antônio senta-se em uma posição  situada a 20m das caixas de som, enquanto Paulo a 60m das mesmas.Com relação ao som produzido por um violão, podemos afirmar que:

a) o som ouvido por Antônio possui timbre diferente do ouvido por Paulo.

b) o som ouvido por Antônio possui intensidade menor que o ouvido por Paulo.

c) o som ouvido por Paulo possui altura maior do que o ouvido por Antônio.

d) o som ouvido por Antônio possui intensidade maior do que o ouvido por Paulo.

e) Antônio e Paulo ouvem o som com mesmo timbre, porém com alturas diferentes.

17-(PUC-MG) Analise a frase a seguir: “A televisão estava funcionando com volume máximo, e o que se ouvia era um apito agudo e estridente”.

As expressões sublinhadas referem-se , respectivamente, às seguintes características do som:

a) intensidade, altura, timbre     

b) altura, intensidade, timbre     

c) timbre, intensidade, altura     

d) intensidade, timbre, altura

18-(PUC-MG) Leia com atenção os versos abaixo de Noel Rosa.

“Quando o apito

da fábrica de tecidos

vem ferir os meus ouvidos

eu me lembro de você”

Quais das características das ondas podem servir para justificar a palavra ferir?

a) velocidade e comprimento de onda    

b) velocidade e timbre    

c) freqüência e comprimento de onda     

d) freqüência e intensidade    

e) intensidade e timbre

19-(UFG-GO) A coloração do céu deve-se à dispersão da luz do Sol pelas partículas que compõem a atmosfera. Observamos que o céu é azul

exceto quando o Sol encontra-se na linha do horizonte, no crepúsculo, quando sua cor é avermelhada.

Lord Rayleigh mostrou que a intensidade I de luz espalhada é proporcional à quarta potência da frequência (I f ⁴). O comprimento de onda do azul e do vermelho são, respectivamente, da ordem de 400 nm e 720 nm. A razão entre as intensidades dispersadas da luz azul pela da vermelha é de, aproximadamente,

20-(UFT-TO)

 Um som é produzido por um alto-falante ao ar livre, a uma altura h>10m do solo. As ondas sonoras produzidas por este alto-falante atingem uma pressão máxima de 84 [Pa] a 10 [m] do alto-falante. Supondo que a intensidade das ondas sonoras seja igual em todas as direções na área de superfície do hemisfério, qual é a potência acústica do som emitido pelo alto-falante? (Considere a velocidade do som no ar como sendo aproximadamente de 350m/s e a densidade do ar de 1,20 kg/m³).

Considere a intensidade das ondas sonoras  ---

I = P²_max/2ρ(W/m²) ---  P_max – pressão máxima da onda sonora, medida no SI em pascal (Pa)  ---  ρ – densidade do ar em torno do alto-falante – ρ=1,20kgm³  ---  V – velocidade do som no ar - V≈350ms.

a) 1.000W                       

b) 3,36kW                            

c) 4,12kW                         

d) 13 kW                             

e) 13 MW 

21-(UFAL-AL)

Considere que um alto-falante no alto de um poste emite ondas sonoras como uma fonte sonora pontual, com potência média constante. Um estudante, munido de um dispositivo para medição de intensidade sonora, registra 1 mW/m² = 10^-3 W/m² a uma distância de 6 m do alto-falante.

Desconsidere a influência de eventuais reflexões das ondas sonoras. Se o estudante se afastar até uma distância de 10 m do alto-falante, que intensidade sonora ele medirá?

a) 1 mW/m²              

b) 0,6 mW/m²                         

c) 0,36 mW/m²               

d) 0,06 mW/m²                 

e) 0,01 mW/m²

22-(UEPB-PB)

Em relação às ondas e aos fenômenos ondulatórios, analise as proposições abaixo, escrevendo V ou F. conforme sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente.

( ) A forma da onda sonora de um violino é diferente da forma da onda de um piano. Por isso, os sons desses instrumentos apresentam timbres diferentes.

( ) O efeito Doppler. explica a variação da frequéncia das ondas percebidas por um observador, causado pelo movimento relativo entre este e a fonte geradora das ondas

( ) Quando dois instrumentos musicais emitem a mesma nota musical, são diferenciados um do outro pela altura do som.

( ) A velocidade de propagação de uma onda depende do meio no qual ela está se propagando, e isto ocorre também com o som.

Após a análise feita, assinale a alternativa que corresponde à sequência correta:

a) VVFV                        b) FVVF                    c) FFVV                d) VVFF                      e) FVFV

23-(UFSC-SC)

O violão é um instrumento de corda muito popular, quase sempre presente nas rodas musicais entre amigos. E, como

qualquer instrumento musical do tipo, precisa periodicamente ser afinado. A afinação do violão é feita através das tarraxas encontradas na extremidade do braço. Cada corda possui uma tarraxa que serve para tencionar mais ou menos a corda, com isso afinando o violão.

Com base no exposto, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. Uma nota de  100 Hz e comprimento de onda de  0,25 m é gerada em uma das cordas do violão. Esta nota, ao se propagar no ar, mantém as mesmas características de frequência e comprimento de onda.

02. O som de um violão percebido por uma pessoa não difere, esteja ela se movendo ou não na direção do violão.

04. O timbre do som emitido pelo violão depende somente do tipo de corda (nylon ou aço), pois o timbre é uma característica da fonte sonora, uma espécie de “impressão digital” da fonte.

08. Para aumentar a altura do som emitido pela corda, deve-se aumentar a tensão aplicada na tarraxa.

16. Considere que uma das cordas tenha 25,0 g de massa, 1,0 m de comprimento e que esteja sendo tensionada pela tarraxa com  10,0 N. Isso significa que o segundo harmônico desta corda emite 20,0 Hz.

32. Aumentar o volume do som emitido pelo violão é o mesmo que aumentar a altura do som emitido.

24-(UFMS-RS)

Um concertista, ao tocar seu violão, executa as notas musicais com as durações e frequências que caracterizam a musica tocada. As pessoas que estão na platéia, tanto as mais próximas quanto as mais distantes, escutam as mesmas notas, com as mesmas durações e frequências, ou seja, a mesma musica.

Esse fato pode ser atribuído

a) à qualidade acústica da sala de concertos.                          

b) à afinação do instrumento.

c) ao fato de a velocidade do som ter o mesmo modulo para todas as frequências sonoras.

d) ao fenômeno da reverberação.

e) ao fenômeno da ressonância.

 25-(UFSM-RS)

Um dos instrumentos de corda mais conhecido e utilizado e o violão. Nos modelos populares, o corpo do instrumento e feito de madeira e as cordas podem ser de nylon ou de aço. Considerando essa informação, preencha corretamente as lacunas.

Num violão com cordas de aço, a afinação __________ da temperatura ambiente, porque o aço e a madeira têm _________ coeficientes de dilatação. Em outras palavras, com a mudança de temperatura, muda ___________ do som emitido pelo instrumento.

a) independe – mesmos – o timbre       

b) independe – mesmos – a altura          

c) independe – diferentes – o timbre

d) depende – diferentes – a altura     

e) depende – mesmos – o timbre

26-(UFSM-RS)

Uma sala de concertos deve permitir uma percepção clara dos sons, por isso deve estar livre de eco e o tempo de reverberação deve ser pequeno. Assim,

I - na reverberação, trens de onda emitidos simultaneamente pela mesma fonte sonora, percorrendo caminhos diferentes no ar, chegam ao ouvinte em instantes de tempo diferentes, mas não são percebidos como sons separados.

II - o fenômeno de reverberação pode ser explicado considerando-se a interferência dos trens de onda emitidos pela mesma fonte.

III - no eco, trens de onda emitidos simultaneamente pela mesma fonte sonora, percorrendo caminhos diferentes no ar, chegam ao ouvinte em instantes de tempo diferentes e são percebidos como sons separados.

Está(ão) correta(s)

a) apenas I.              

b) apenas II.                      

c) apenas III.                     

d) apenas I e III.                 

e) apenas II e III.

Resolução comentada das questões de vestibulares sobre

Qualidades fisiológicas do som

01- Quando f=1000Hz  ---  I=3,0.10^-6W/m²  ---  I=P/4pr^{2  ---}  3.10^-6=4.3.10²  ---  P=36.10^-4W

02- I=Kf²  ---  feminina – I_F=K(200)²  ---  masculina – I_M=F(100)²  --- I_F/I_M=4  ---  R- A

03- a) Pelo gráfico 85dB – 10m

b) V=λf  ---  340=λ100  ---  λ=3,4m

c) 50m – NS=70dB  ---  NS=10log(I/I_o)  ---7=logI – log10^-12  ---  7=logI –(-12)log10  ---  7=logI + 12  ---  logI=-5  ---  10^-5=I --- I=10^-5W/m²

04- 90=10log(I/10^-12)  ---  9=logI – log10^-12  ---  9=logI-(-12)log10  ---  9=logI+12  ---  -3=logI  ---I=10^-3 W/m²  ---  Turbina e Amplificador de som

05- A diferença é de 20dB=2B, que corresponde a 100 vezes maior.    R- D

06- a) Pelo gráfico observamos que o indivíduo A consegue ouvir melhor que o indivíduo B sons com freqüências compreendidas entre 20Hz e 200Hz porque a curva de seu nível sonoro (curva tracejada) está mais baixa (mais próxima do limiar de audição que é 0dB)).

b) Este valor é NS=120dB  ---   120=10log(I/I_o)  ---  12=log(I/10^-12)  ---  10¹²=I/10^-12  ---  I=10⁰  ---  I=1W/m²

c) Pelo gráfico, quando f=100Hz – NS₁=10dB e NS₂=40dB. Assim, o nível sonoro deve passar de 10dB para 40dB

NS₁=10dB  ---  10=10log(I₁/I_o)  ---  1=log(I₁/10^-12)  ---  10¹=I₁/10^-12  ---  I₁= 10^-11W/m²

NS₂=40dB  ---  40=10log(I₂/I_o)  ---   4=log(I₂/10^-12)  ---   10⁴=I₂/10^-12   ---  I₂=10^-8W/m²

I₂/I₁=10^-8/10^-11  ---  I₂/I₁=10³  ---  I₂=10³I₁  ---  deve ser ampliada de 1.000 vezes

07- O nível sonoro total de n fontes idênticas é dado por L(t) = 10.log(n) + L, onde L é o nível sonoro de apenas uma fonte.

Assim:

NS(t) = 10.log(10000) + 40 ---  NS(t) = 10log10⁴ + 40  ---  NS(t)= 10.4log10 + 40  ---  NS(t)=10.4.1 + 40  ---  NS(t)=80dB

R- E

08- Na expressão acima, quando k=1, S-S_o está em bel(B) e em decibéis, será S-So/10  ---  S-S_o/10=log(10³I_o/I_o)  --- 

S-S_o/10=log10³  ---  10^DS/10 = 10³  ---  DS/10=3  ---  DS=S-S_o=30dB   R- C

09- 70dB  ---  NS=10log(I/I_o)  ---  70/10=logI - log10^-12  ---  7=logI + 12log10  ---  7=logI + 12  ---  -5=logI  ---  I=10^-5W/m²

120dB  ---  120/10=logI + 12log10  ---  12=logI + 12  ---  logI=0  ---  10⁰=I  ---  I=1W/m²

Regra de três  ---  10^-5W/m² corresponde a 100%  --- (1-10^-5) corresponderá a X  ---  10^-5X=10²(1-10^-5)  ---  X=(10²-10^-3)/10^-5

X=10⁷-10²  ---  X=9.999.900%  R- D

10- a) Poderia ser de 70dB a 90dB, que são valores um pouco menores que o do máximo som musical. Entre 1.000Hz e 4.000Hz que corresponde a faixa de valores de maior sensibilidade do ouvido humano.

b) 50 = 10. log(I/10^-12)  ---  5 = log(I/10^-12)  ---  10⁵ = I/10^-12  ---  I=10^-7W/m^2..  Sim, confirma.

11- C    

12- A    

13- B    

14- C    

15- (01) Correta      (02) Correta      (04) Correta      (08) Correta      soma=01 + 02 + 04 + 08= 15  

16- D    

17- A    

18- D

19- Considere I_A e I_V, as intensidades dispersadas por cada uma das radiações azul e vermelha, respectivamente  ---   equação fundamental da ondulatória  ---  V= λ.f  ---  f=V/λ  ---  I_A=f_A⁴ (I)  ---  I_V=f_V⁴ (II)  ---   dividindo a equação (I) pela (II) --- 

Conforme o enunciado:

R- E

20- Observe a figura ilustrando a situação:

Dados  ---  P_max = 84 Pa  ---   r = 10 m  ---  ρ = 1,2 kg/m³  ---   v = 350 m/s  ---  substituindo esses dados na expressão fornecida  ---  I=P²_max/2 ρV=84²/2.(1,2).(350)  ---  I=8,4Pa  ---  mas a intensidade de uma onda num ponto de uma superfície é a razão entre a potência da fonte (P_o) e a área (S) de abrangência (no caso, uma superfície esférica de raio 10m  ---  I=P_o/S (I)  ---  área da superfície esférica de raio r=10m  ---  S=4πr² (II)  ---  (II) em (I)  ---  I=P_o/4πr²  ---  P_o=4πr².I=4.π.l0².8,4  ---  P_o=3.360π W ou

P_o= 3,36πkW  ---  R- B

21- Se o alto-falante possui potência sonora média constante, então o produto da intensidade sonora a uma dada distância da fonte pela área da superfície esférica com raio igual a esta distância não varia  ---  considerando desprezível o efeito das reflexões das ondas sonoras, você tem que 10^-3.(4π.6²) = I.4π.10²  ---  I=(36/100).10^-3  ---  I=0,36.10^-6  ---  I=0,36mW/m²  ---  R- C

22- Primeira  ---  correta  ---  O timbre é uma qualidade sonora que permite distinguir dois sons de mesma altura (mesma freqüência) e mesma intensidade, emitidos por instrumentos diferentes tocando a mesma nota musical ou acorde.

Assim, conseguimos distinguir se a mesma nota musical é emitida por um violão ou por um piano pelo timbre, pois ele difere nos dois instrumentos e nos fornece sensações sonoras diferentes, devido às diferentes composições de harmônicos gerados por cada instrumento. 

Segunda  --- correta  ---  refere-se à variação da freqüência notada por um observador quando a distância entre ele e uma fonte de ondas está aumentando ou diminuindo.

Na aproximação entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais agudo (maior freqüência, recebe maior número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados. Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será menor que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O1 da figura abaixo).

No afastamento entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais grave (menor freqüência, recebe menor número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados. Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será maior que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O2 da figura acima).

Terceira  ---  falsa  ---  é pelo timbre (veja a primeira).

Quarta  ---  correta  ---  a velocidade de propagação das ondas depende do meio em que elas estão se propagando.

R- A.

23- 01. Falsa  ---  a única grandeza invariável de uma onda e que independe do meio de propagação é sua frequência.

02. Falsa  ---  quando ela se move em direção ao violão a frequência do som percebido aumenta (efeito Dopler).

04. Falsa  ---  O timbre é uma qualidade sonora que permite distinguir dois sons de mesma altura (mesma freqüência) e mesma intensidade, emitidos por instrumentos diferentes tocando a mesma nota musical ou acorde

08. Correta  ---  Altura do som está relacionada com sua freqüência, ou seja, a altura (tom) é a qualidade do som que permite ao ouvido distinguir um som grave, de baixa frequência, de um som agudo, de alta freqüência  ---  se você aumentar a tensão na corda, estará esticando mais o fio aumentando assim sua frequência, tornando-o mais agudo.

16. Correta  ---  densidade linear da corda  ---  μ=m/ℓ=25.10^-3/1=25.10^-3kg/m  ---  V=√T/μ=√(10/25.10^-3  ---  V=20m/s

 ---  segundo harmônico ---  (três nós e dois fusos)  ---  2λ/2= ℓ  ---   λ=ℓ  ---  λ= =1m ---  V=λ.f  ---  20=1.f  ---  f=20Hz.

32. Falsa  ---   volume  do som - pode ser apresentado tocando a mesma nota mais baixo e, a seguir, de novo, mais alto, ou seja, usando mais força ou energia ao tocar, sem mudar, contudo, a nota ou a corda  --- está relacionado com a energia transportada pela onda que, quanto mais perto da fonte maior volume terá o som e mais afastado da fonte, menor volume  ---  dessa maneira, o som emitido, por exemplo, por uma britadeira,  será mais forte para uma pessoa perto da mesma e mais fraco para uma pessoa afastada da mesma.

Corretas: 08 e 16  ---  Soma=24.

24-Cada nota musical tem sua frequência característica que é sempre a mesma independente do meio em que está se propagando  ---  assim, por exemplo, se um violinista, com o violino afinado,  está emitindo um som ré, de frequência 293,7Hz, este som será emitido em todas as direções e sentidos, e será ouvido por cada espectador com esta frequência (293,7Hz). R- B

25- A altura é uma característica do som que nos permite classificá-lo em grave ou agudo  ---  essa propriedade do som é caracterizada pela frequência da onda sonora  ---  um som com baixa frequência é dito som grave e o som com altas frequências é dito som agudo  ---  na linguagem técnica ou musical dizemos que o som grave é baixo e o agudo é alto  ---  a frequência está relacionada com a maior ou menor força de tração (que estica) a corda que, por sua vez está relacionada com as diferentes dilatações das cordas ou da madeira  ---  R- D.

26- I. Correta  ---  reverberação é um fenômeno de prolongamento de um som após o fim de emissão por parte de uma mesma fonte sonora  ---  quando o obstáculo refletor do som está um pouco mais afastado, de modo que a som emitido e o som refletido têm um intervalo de tempo menor que 0,1s ocorre o fenômeno da reverberação  ---  nesse caso ao receber dois estímulos do mesmo tipo em menos de 0,1s o ouvinte tem a sensação que o som ainda não foi extinto.

II. Falsa  ---  veja justificativa da I.

III. Correta  ---  eco é uma reflexão de som que chega ao ouvinte pouco tempo depois do som direto  ---  um eco verdadeiro é uma única reflexão do som emitido pela fonte, que você ouve instantes após ouvir o som idêntico inicial.

R- D