FÍSICA E PSICOFÍSICA - ondas - Paulo de Tarso Santini Tonon paulodetarso@musicaorgnica.com.br

O som não pode se propagar no vácuo O som não pode se propagar no vácuo. Por essa razão, a onda sonora é chamada onda material ou onda mecânica. São também ondas mecânicas as ondas numa corda, na água e numa mola. Essas ondas precisam de um meio material (sólido, líquido ou gás) para se propagar. Por outro lado, a luz, as ondas de rádio etc., podem se propagar em meios materiais e também no vácuo. Essas ondas são denominadas ondas eletromagnéticas. As ondas eletromagnéticas são geradas por oscilações de cargas elétricas e se propagam no vácuo com uma velocidade aproximada de 300 000 km/s. Os tipos principais de ondas eletromagnéticas são, em ordem decrescente de freqüência: raios gama, raios X, luz ultravioleta, luz visível, raios infravermelhos, ondas curtas de rádio e ondas largas de rádio.

ondas sonoras Ondas sonoras são representadas graficamente em duas dimensões: o tempo (eixo horizontal, x) e amplitude instantânea (eixo vertical, y). Ondas periódicas são as que repetem um padrão fixo (a forma de onda) ao longo do tempo. A extensão temporal do padrão é chamada período da onda. Se uma onda se repete duas vezes a cada segundo, sua freqüência é igual a 2 Hertz, e seu período é igual a 1/2 s (ou 500ms).

ondas periódicas Uma onda periódica possui três características essenciais: freqüência (inverso do período), amplitude e fase. O movimento oscilatório mais simples é o da onda senoidal, representada matematicamente pela função seno .

sons complexos Sons complexos são constituídos pela sobreposição (somatório) de ondas senoidais. Na figura abaixo, uma onda complexa (em azul) é resultante da combinação das ondas A (em vermelho) e B (em verde).

parciais: harmônicos e inarmônicos As freqüências componentes de uma sinal complexo são chamadas parciais. Os parciais podem são harmônicos quando suas freqüências são múltiplos inteiros de uma freqüência, que é chamada freqüência fundamental. Caso contrário, os parciais são inarmônicos. Por exemplo, um som composto por senóides de freqüências {110.1, 220.2, 330.3, 550.5, 880.8 Hz} é harmônico, pois é composto somente por freqüências múltiplas de 110.1 Hz, que é a fundamental - já um som composto pelas freqüências {111, 121, 333.333, 749, 881 Hz} é inarmônico. Ondas periódicas são sempre constituídas exclusivamente por componentes harmônicos, cada um com amplitude e fase específicas.

Classificação das Ondas Propagativas e Estacionárias Embora todas as ondas sejam propagativas, existem meios cuja dimensão é finita conduzindo à interferência entre as diversas ondas refletidas e, conseqüentemente, à formação de ondas estacionárias. Planas, Esféricas e Cilíndricas Nas primeiras, a frente de onda é plana, nas segundas, os raios propagam-se em todos os sentidos por esferas concêntricas e, nas terceiras, as ondas formam cilindros concêntricos em torno de um eixo. Transversais e Longitudinais: Numa onda transversal as vibrações que formam a onda movimentam-se perpendicularmente à direção segundo a qual a onda se propaga;

Interferência - principio da sobreposição de ondas Quando duas ondas, em fase, têm a mesma freqüência e sentido, a amplitude resultante é igual ao dobro da de qualquer onda ¾ interferência construtiva. Quando as duas ondas se encontram em “oposição de fase” ocorre a interferência destrutiva, sendo que a amplitude da onda resultante será nula. A interferência construtiva de ondas luminosas origina pontos de luz mais brilhantes, e a interferência destrutiva origina pontos sem iluminação.

Batimento Quando duas ondas sonoras de diferentes freqüências se encontram muito próximas, a alteração da interferência - construtiva ou destrutiva - faz com que o som seja percebido como alternadamente mais e menos intenso – a este fenômeno chama-se batimento. A freqüência de batimento é igual à diferença das freqüências dos dois movimentos elementares.

efeito Doppler A altura de um som é resultante do número de ondas sonoras emitidas por segundo - se o corpo emissor se aproximar do receptor, este recebe mais ondas por unidade de tempo que as produzidas pelo emissor; tem-se, portanto, a sensação de um som mais agudo que o emitido. Se o emissor se afastar, produz-se o efeito oposto e o som é percebido como sendo mais grave.