Ondas sonoras

Definem-se como ondas sonoras as perturbações que se propagam num meio mecânico e cuja frequência é susceptível de estimular o ouvido humano. A gama de frequências do som varia desde cerca de 20 Hz até cerca de 16 KHz. Ondas mecânicas com valores inferiores de frequência denominam-se infra-sónicas, estas são produzidas em tremores de terra, por exemplo. Ondas mecânicas que tenham valores de frequência superiores denominam-se ultra-sónicas, estas são utilizadas como meio terapêutico ou de diagnóstico em medicina, e no sonar que permite detectar a profundida da água e encontrar corpos submersos.

As ondas sonoras podem ter origem em:

- cordas vibrantes (guitarra, violino, cordas vocais, ...);

- colunas de ar vibrantes (órgão, clarinete, ...);

- placas ou menbranas vibrantes (xilofone, tambor, altifalante, ...).

Ouvido humano

O ouvido externo é constituído pelo pavilhão auditivo. A função do pavilhão auditivo é "recolher" sons, agindo como um funil direccionando o som para o conduto auditivo. Outra função é a filtragem de sons, processo que ajuda a localizar a origem dos sons que chegam à pessoa.

O ouvido médio é composto pelos ossículos, ossos pequenos denominados de martelo, bigorna e estribo. Estes 3 ossos estão ligados elasticamente uns aos outros e constituem um sistema de alavanca para transmitir as vibrações do ouvido externo ao ouvido interno.

O ouvido interno é composto pela cóclea e os canais semicirculares. Na cóclea existem milhares de células capilares muito finas que são estimuladas pelas vibrações sonoras e dão origem à sensação da audição.

Ondas Estacionárias

As ondas estacionárias formam-se quando duas ondas idênticas se encontram, movendo-se em sentidos opostos. Este tipo de onda é caracterizado por pontos fixos de valor zero, chamados de nodos, e pontos de valor máximo também fixos, chamados de antinodos. São ondas resultantes da superposição de duas ondas com mesma frequência, mesma amplitude, mesmo comprimento de onda, mesma direcção e sentidos opostos.

Interferência construtiva e destrutiva

Quando duas ondas de sobrepõem criando uma onda de amplitude maior, temos uma interferência construtiva. Após a sobreposição, os pulsos continuam na sua propagação como se nada tivesse ocorrido.

Consideremos agora outros dois pulsos, uma crista e um vale em direcção um ao outro. A sobreposição neste caso irá criar uma onda de amplitude menor. A amplitude final será determinada pela subtracção da onda de maior amplitude pela onda de menor amplitude. Quando isto acontece temos uma interferência destrutiva, e após a sobreposição, as ondas continuam como se nada tivesse acontecido.

Ondas esféricas e planas

Até agora falámos de ondas que se propagam numa única direcção. Salvo casos particulares, como ondas propagando-se numa corda esticada ou ondas sonoras que se propagam num tubo, as ondas propagam-se no espaço em todas as direcções e não apenas numa.

Chamamos frentes de onda a todos os pontos do meio com as mesmas características de posição em relação à posiçào de equilíbrio J. velocidade e aceleração, como, por exemplo, as cristas ou os vales.
Se as ondas se propagam numa única direcção, as frentes de onda são planas. Se as ondas se propagam em todas as direcções, partindo de uma origem pontual, as frentes de onda são esféricas (fig.12).

A distância entre duas cristas consecutivas ou dois vales consecutivos chama-se comprimento de onda e representa-se por λ.

Durante um período, uma crista, por exemplo, percorre uma distância igual a um comprimento de onda.
A velocidade da crista é, então:

Ondas longitudinais

As ondas longitudinais são aquelas em que a vibração e a propagação ocorrem na mesma direcção. Vamos tomar como exemplo uma mola. Quando provocamos uma compressão numa das suas extremidades provocará um pulso cuja vibração será na mesma direcção da sua propagação. O exemplo mais comum de ondas que vibram assim são as ondas sonoras.