É possível enxergar a nossa voz?

Objeto de aprendizagem (BNCC): Aspectos quantitativos das transformações químicas. Estrutura da matéria. Radiações e suas aplicações na saúde. Tipos de ondas e suas aplicações tecnológicas.

Objetivos de aprendizagem:

- Compreender o que são ondas mecânicas

- Diferenciar as propriedades da onda sonora e como cada uma se relaciona com as características do som percebido.

- Compreender as diferentes formas de percepção sonora entre as espécies. 

- Observar diferentes aplicações das ondas sonoras em tecnologia. 

Olá Pessoal!

Espero que todos estejam bem!

Na última postagem falamos bastante sobre as ondas e também sobre a luz. Foi possível entender que dependendo das propriedades (amplitude, frequência, e comprimento de onda), cada feixe luminoso pode ter uma função diferente, desde revelar as cores de um objeto, transmitir dados ou até mesmo ser utilizada em exames clínicos como a tomografia.

Hoje vamos complementar essas informações falando um pouco mais sobre outro tipo de onda: As ondas mecânicas!

A luz, como havíamos visto, é uma onda eletromagnética, ou seja é capaz de se propagar sem meios materiais, por exemplo, pelo espaço. É por isso que conseguimos enxergar o sol aqui da terra. 

Agora vem a pergunta: Por que não conseguimos ouvir o barulho do Sol aqui da terra?

Parece uma pergunta esquisita, mas se pensarmos que o sol é uma estrela, e que toda sua energia se forma por milhões de gigantescas explosões, é sensato pressupor que o barulho produzido pelo sol é bem forte, tanto quanto sua luz. 

Mas se é assim, porque sua luz chega até o Planeta Terra mas não seus ruídos?

A resposta é simples: A luz se propaga por ondas eletromagnéticas, já o som, se propaga também por ondas, porém ondas mecânicas. 

Ondas mecânicas são ondas que só conseguem se propagar por um meio material. Isso significa que precisam de matéria para se propagar.  Como exemplos de ondas mecânicas podemos citar as ondas sísmicas (que provocam terremotos e tsunamis) as ondas do mar e o som.

A propagação das ondas mecânicas

As Ondas Mecânicas são capazes de se propagar pela atmosfera, pois a mesma é composta por gases; pelos mares e rios, pois são feitos de água líquida; inclusive pelo solo, que é formado por vários minerais sólidos.  

Um fenômeno diferente das ondas mecânicas em relação as ondas eletromagnéticas está na sua velocidade de propagação.

As ondas eletromagnéticas se propagam a uma velocidade constante de 300.000 quilômetros em cada segundo (Km/s). Essa velocidade não muda, independente do meio de propagação das ondas.

Já as ondas mecânicas tem uma velocidade de propagação diferente em cada meio onde se propagam. Veja a tabela abaixo:

É possível verificar que em cada material o som se propaga com velocidade diferente sendo que a propagação é mais rápida quanto maior é a densidade do material. Por exemplo, na água o som se propaga a uma velocidade quase cinco vezes maior que no ar. E no alumínio, que é um metal sólido, aproximadamente cinco vezes mais rápido que na água.

Outro fato interessante a se notar é que a velocidade de propagação de uma onda mecânica é muito menor que de uma onda eletromagnética. A luz se propaga em uma velocidade de 300.000 km/s (quilômetro a cada segundo) ou seja, considerando que 1 quilômetro tem 1000 metros, a velocidade de propagação da luz seria de 300.000.000 m/s (metros a cada segundo). 

Comparando a velocidade de propagação da luz (300.000.000 m/s) com a do som no ar (343 m/s), fazendo a divisão:

300.000.000 m/s / 343 m/s = 874.635

É possível dizer que a luz viaja a uma velocidade 874.635 vezes maior que o som no ar. 

Conhecendo melhor o som

Som é o resultado da percepção dos nossos ouvidos da propagação de uma onda mecânica;

A onda sonora é uma onda longitudinal, que se propaga de forma circuncêntrica, apenas em meios materiais, como os sólidos, líquidos ou gasosos. Essa onda se propaga por meio da compressão (aumento da densidade) e rarefação (diminuição da densidade) de partículas em um meio material.

Pensando no formato de uma onda, a crista da onda é o ponto de maior compressão. Já o seu vale, é a região de maios rarefação. Veja a figura abaixo:

Da mesma forma que as ondas eletromagnéticas, as ondas sonoras apresentam as mesmas propriedades. 

Os sons naturais são, na sua maior parte, combinações de várias ondas sonoras.

Um som puro, ou uma nota musical, pode ser designado por sua frequência. Sons mais agudos possuem frequências maiores. Som mais graves possuem frequências menores. Veja o vídeo e ouça os sons e suas frequências correspondentes:

Nesse vídeo, ocorre a representação da onda sonora, sua frequência e também o som percebido. Observe que o vídeo começa com sons bem graves (de baixa frequência) e termina com sons bastante agudos (alta frequência).

Lembrando que a Frequência é uma propriedade da onda definida pelo número de oscilações (crista/vale) de uma onda em um período de tempo. No caso das ondas sonoras  a unidade de tempo é o segundo, e o nome da unidade é o Hertz (Hz). Portanto:

F (em Hz) = Nº de Oscilações / Segundos (s)

Isso vai ser importante mais para frente. Guarde essa informação!

E o volume do som?

Também está relacionado a uma propriedade da onda, que é a amplitude. Quanto maior a amplitude da onda (altura entre um pico e um vale) maior o volume do som, e maior a energia que a onda pode carregar. 

A unidade de medida para a intensidade (amplitude) das ondas sonoras é o Decibel (Db).  Nosso ouvido consegue ouvir sons entre 0 Db até 120 Db.

Acima desse valor, a intensidade do som é tão grande que danifica permanentemente o ouvido exposto a curtos períodos de tempo.

A percepção sonora

Seres humanos e vários animais percebem sons com o sentido da audição, com seus dois ouvidos, o que permite saber a distância e posição da fonte sonora: a chamada audição estereofônica. 

Cada animal tem uma faixa de percepção sonora. 

Por exemplo, nós seres humanos, conseguimos ouvir sons na faixa de frequência entre 20 Hz até 20.000 Hz.

Já os elefantes ouvem infrasons (sons abaixo de 20 Hz, limite inferior da audição humana). E os Cachorros podem perceber ultrasons (sons acima de 20.000 HZ, limite superior da capacidade auditiva humana). Veja o quadro abaixo com as faixas de frequência sonora percebidas por diferentes animais. 

Utilização das ondas sonoras

Os sons são usados de várias maneiras, muito especialmente para comunicação por meio da fala ou, por exemplo, música. 

A percepção do som também pode ser usada para adquirir informações sobre o ambiente em propriedades como características espaciais (forma, topografia) e presença de outros animais ou objetos. Por exemplo, morcegos, baleias e golfinhos usam a ecolocalização para voar e nadar por entre obstáculos e caçar suas presas. 

Navios e submarinos usam o sonar; seres humanos recebem e usam informações espaciais percebidas em sons. 

Em algumas situações especiais, nós seres humanos também podemos aprender a utilizar a ecolocalização. Veja o vídeo abaixo de um caso de um humano cego, que aprendeu a utilizar a ecolocalização para compensar a deficiência visual:

Outra aplicação importante das ondas sonoras é a visualização de tecidos do corpo: ultrassonografia. Através do eco produzido pelas ondas nos órgãos, é possível analisar as propriedades mecânicas dos tecidos e reproduzi-las em imagens em escala de cinza.

Geralmente um exame de ultrasonografia (que utiliza as ondas sonoras), é um dos momentos mais esperados na gestação pois a partir desse exame é possível por exemplo determinar o sexo biológico do feto, bem como se verificar alguma alteração morfológica como mal-formações fetais. Veja o vídeo abaixo:

Hora do experimento!

Nesse vídeo do "Manual do Mundo" o Iberê, propõe um experimento para converter  as ondas sonoras da voz em  figuras... Como será possível fazer isso?

Caso vocês tenham os materiais necessários, tentem fazer o experimento em casa e testem as vozes de cada um da sua família. (não é obrigatório). Tentem relacionar as propriedades estudadas das ondas sonoras com as imagens obtidas (Volume da voz, se é aguda ou grave) 

Lembrando, não é obrigatório o experimento, mas uma sugestão! NÃO É PARA SAIR ATRÁS DE MATERIAL E NEM FALAR PARA OS PAIS FAZEREM ISSO! ESTAMOS EM PERÍODO DE ISOLAMENTO SOCIAL. FIQUE EM CASA!

AVALIE O QUE APRENDEU

Agora chegou a hora de avaliar seu aprendizado!

O início do prazo para começarem a fazer essa atividade será no dia 22 de abril com prazo de entrega no dia 04 de maio.

Dúvidas nas atividades poderão ser enviadas pelo e-mail

Professor Rafael

profrafafsn@gmail.com (apenas para o 9 ano A)

Professora Liliana

lilianaliseli123@gmail.com (apenas 9 ano B, C e D)