Difração do som: o que é, exemplos, aplicações - Ciência - 2023
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Contente
- O som
- Exemplos de difração de som
- A porta aberta de um auditório
- Atrás da caixa de um alto-falante
- A banda de músicos na rua
- Animais que fazem uso de baixas frequências
- Aplicações de difração de som
- Aumento da área auditiva
- Referências
o difração de som é o fenômeno que ocorre quando o som se curva e se espalha ao redor de uma abertura ou obstáculo. É algo comum a todas as ondas: quando a onda sonora atinge uma abertura ou um obstáculo, os pontos de seu plano tornam-se fontes e emitem outras difratadas.
O som é precisamente uma onda de pressão que se propaga pelo ar e também pela água e pelos sólidos. Ao contrário da luz, que também é uma onda, o som não pode se propagar no vácuo. Isso ocorre porque a luz funciona de maneira completamente diferente - é uma onda eletromagnética.
A chave no fenômeno da difração é o tamanho do obstáculo em relação ao comprimento de onda: a difração é mais intensa quando o obstáculo tem dimensões comparáveis ao comprimento de onda.
No som, o comprimento de onda é da ordem de metros, enquanto o da luz é da ordem de centenas de nanômetros. Enquanto o som tem escala humana, a luz tem escala de micróbio.
Essa enorme diferença na escala de comprimento de onda entre som e luz está por trás do fato de que podemos ouvir uma conversa de uma esquina sem sermos capazes de observar quem está falando.
E é que o som é capaz de dobrar a esquina, enquanto a luz continua reta. Este fenômeno de curvatura na propagação da onda sonora é justamente a difração do som.
O som
O som é entendido como as ondas de pressão que viajam pelo ar e que estão incluídas na faixa audível.
A faixa audível para o ouvido de um ser humano jovem com deficiência auditiva está entre 20 Hz e 20.000 Hz. Essa faixa tende a diminuir com a idade.
Os tons ou frequências baixas estão entre 20 Hz e 256 Hz. Os tons médios estão entre 256 Hz e 2.000 Hz. E os tons altos estão entre 2 kHz e 20 kHz.
A velocidade do som no ar à pressão atmosférica de 1 atm e 0º C é 331 m / s. A relação entre velocidade v propagação de uma onda com seu comprimento de onda λ e sua frequência F É o seguinte:
v = λ⋅f
A partir dessa relação, temos que o comprimento de onda tem os seguintes intervalos:
- Tons baixos: 16,5 ma 1,3 m.
- Tons médios: 130 cm a 17 cm.
- Tons altos: 17 cm a 1,7 cm.
Exemplos de difração de som
A porta aberta de um auditório
Um auditório ou sala de concertos é geralmente um espaço fechado com paredes que absorvem o som, impedindo a reflexão.
No entanto, se a porta do auditório estiver aberta, o concerto pode ser ouvido sem problemas, mesmo quando a orquestra está fora de vista.
Se você estiver bem em frente à porta, poderá ouvir toda a gama de sons. No entanto, se você estiver ao lado, ouvirá os sons graves, enquanto os agudos não.
Os sons graves têm um comprimento de onda longo e, portanto, podem envolver a porta e ser ouvidos atrás dela. É tudo devido ao fenômeno da difração.
Atrás da caixa de um alto-falante
Um alto-falante ou alto-falante emite uma ampla gama de comprimentos de onda. A caixa de som em si é um obstáculo que produz um sombra som atrás dela.
Esta sombra de som é clara para altas frequências, que não podem ser ouvidas atrás do alto-falante, enquanto o baixo e parte do meio podem ser ouvidos porque eles viram a unidade.
O experimento acima funciona melhor em um espaço aberto, pois deve-se levar em consideração que o som pode ser refletido em paredes e outros objetos, permitindo que todos os tons sejam ouvidos, mesmo atrás da caixa de som.
A banda de músicos na rua
Uma banda de músicos tocando na rua pode ser ouvida de uma rua transversal da qual os artistas não podem ser vistos.
A razão, como dissemos antes, é que a direção do som é capaz de curvar e cruzar o canto, enquanto a luz viaja em linha reta.
No entanto, esse efeito não é o mesmo para todos os comprimentos de onda. As ondas longas são difratadas ou dobradas mais do que as ondas curtas.
Por isso, na rua transversal, de onde não se vêem os músicos, não se ouvem bem os instrumentos agudos como trompetes e violinos, enquanto a bateria e o contrabaixo são ouvidos com mais clareza.
Além disso, os tons baixos de comprimento de onda longo atenuam menos com a distância do que os sons de alta frequência de comprimento de onda curto.
Animais que fazem uso de baixas frequências
Os elefantes emitem ondas de infra-som de comprimento de onda muito baixa e muito longa para se comunicarem com seus pares a grandes distâncias. As baleias também o fazem, o que também lhes permite uma boa comunicação à distância.
Aplicações de difração de som
Aumento da área auditiva
Para que um alto-falante tenha uma grande área de audição, a largura do alto-falante deve ser menor que o comprimento de onda do som que está emitindo.
Existe um design específico da buzina que tira vantagem da difração de som: é a buzina de dispersão.
Geralmente, acredita-se que quanto maior o diafragma do chifre, mais área ele cobre. Já na corneta de dispersão, o diafragma é pequeno e seu formato é o que faz o som se amplificar, aproveitando o fenômeno da difração do som.
O formato do chifre é como uma boca retangular ou chifre de saída menor do que os comprimentos de onda que ele emite.
A instalação correta deste tipo de caixa acústica é feita com o lado curto da boca retangular horizontalmente e o lado comprido verticalmente. Desta forma, é obtida uma maior amplitude de cobertura horizontal e direcionalidade do som paralelo ao solo.
Referências
- Física / Acústica / Propagação do som. Recuperado de: es.wikibooks.org
- Construpedia. Difração de som. Recuperado de: construmatica.com
- Difração (som). Recuperado de: esacademic.com
- A aula de física. Difração de ondas sonoras. Recuperado de: physicsclassroom.com
- Wikipedia. Difração (som). Recuperado de wikipedia.com