Como funciona o corpo humano?

Universidade Estadual Paulista

U N E S P

Propriedades do som

Na comunicação humana a linguagem falada é tão importante que a deficiência auditiva pode causar dificuldade na aprendizagem escolar e até isolamento social (veja três casos em vídeo).  As palavras faladas são produzidas pelas pregas vocais e são moduladas pelo movimento da boca, língua e pela respiração. A plena fluência da fala depende da integridade funcional da nossa orelha. Mas afinal, o que são sons?

Quando você está ouvindo a sua música preferida no aparelho de som, a caixa de som está convertendo os sinais elétricos em ondas mecânicas e vibram a membrana do alto-falante. A membrana vibrante por sua vez, vibra a atmosfera em volta, produzindo ondas de compressão e de rarefação das moléculas de ar. Cada objeto vibrante (cordas de um violão, sino, buzina, etc.)  produz ondas de flutuação de pressão características, e por isso ouvimos diferentes diferentes sons. Veja aqui animações para facilitar a compreensão. Em outras palavras, sons são ondas mecânicas que se propagam através de um meio.  

Quando o som da caixa acústica chegar em sua orelha irá vibrar as duas membranas timpânicas e podemos dizer que o processo de audição começou. O tímpano vibra pois o seu tamanho e as suas propriedades físicas podem entrar em ressonância com os sons incidentes. Veja aqui outra animação muito didática sobre o assunto. Para você ter uma idéia o que significa ressonância, veja o que aconteceu com a ponte suspensa do Rio Tacoma nos E.U.A.  Por azar, o vento soprou na mesma freqüência de oscilação da ponte, provocando um grave acidente. A velocidade do vento era de 68Km/hora, portanto, não foi devido a força.

A nossa orelha é formada por um sistema que detecta ondas sonoras do ambiente por meio de ressonância acústica (orelha externa), outro que amplifica o sinal (orelha média) e por ultimo, o que faz a transdução sensorial, ou seja, converte as ondas mecânicas em impulsos nervosos (orelha interna).  Mas a compreensão final dos sons e os seus significados, é feita no sistema nervoso central, mais especificamente no cérebro. Somente quando os sinais acústicos na forma de impulsos nervosos chegarem às áreas auditivas cerebrais é que saberemos se o som é de música, da fala, um ruído, um latido, um miado, um cacarejo, etc.  Clique aqui para ver os detalhes.

Conhecendo a altura, volume e o timbre sonoro.

Quando diapasão vibra, produz ondas mecânicas que se propagam pelo ar, como mostra a figura ao lado. O som que ele produz chama-se tom puro, pois gera som com uma única freqüência (por exemplo, 512Hz).

A fase de compressão das moléculas de ar corresponde à região mais escura e a de rarefação, a região mais clara. Esse evento pode ser representado pela variação da pressão no ar em função da distância o que gera a figura de ondas que se repetem.

Cada onda possui um determinado comprimento (período). O número de vezes que uma mesma onda se repete na unidade de tempo chamamos de freqüência cuja unidade é o Hertz (Hz).

Se a freqüência desse diapasão for de 512Hz, significa que ele vibra 512 vezes em cada segundo. Um outro poderia vibrar a 125 Hz e o nosso ouvido detectará essas diferenças como  tonalidades diferentes.

Com raras exceções, todos os objetos vibrantes produzem não só um, mas vários tons ao mesmo tempo e de diferentes freqüências. Em outras palavras, os sons são compostos de várias ondas que se sobrepõem, possuindo vários harmônicos. Quando se vibra a corda de um violão produz-se uma nota fundamental e os seus harmônicos. A nota fundamental é a de menor freqüência e de maior amplitude e os harmônicos, as notas com freqüências múltiplas dessa freqüência fundamental. A nota fundamental é a responsável pela percepção de volume do som enquanto que os demais harmônicos proporciona o reconhecimento do timbre. Cada pessoa é dona de uma voz típica. Seguramente, se você conhece bem a todos da sala, de olhos fechados poderá identificá-los pela voz. Veja aqui como produzimos sons.  

Som agudo	Som intermediário	Som grave	Todas as notas juntas

Na música dois instrumentos diferentes (violão e flauta), mesmo quando tocando exatamente a mesma nota, um lá por exemplo, soam diferentes pois apresentam número diferentes de harmônicos.

Nós seres humanos estamos limitados a escutar sons entre entre 20 e 20.000 Hz, sendo que para as demais freqüências somos surdos! Acima de 20.000 Hz estão os ultra-sons e abaixo de 20 Hz, os infra-sons. Já outros animais como os morcegos emitem e ouvem ultra-sons, bem como, os elefantes produzem e ouvem infra-sons. Isso significa que o que reconhecemos como universo sonoro é, na verdade, específico do nosso sistema bioacústico.

Interação de sons

Dizemos que duas ondas estão em fase quando as suas cristas estão alinhadas e acarretando uma interferência construtiva. O resultado prático disso,  é a soma das amplitudes das duas ondas e uma amplificação do volume. É o que acontece quando ouvimos um coral.

Mas se as ondas estiverem fora de fase, haverá interferência destrutiva, ou seja, há subtração das amplitudes. A conseqüência prática disso é a "destruição" das ondas e percebemos esse fenômeno como ruído (chiado).

Dicas de saúde auditiva

Os sons cuja intensidade estão acima de 85 dB ameaçam a integridade da audição.  Saiba mais lendo sobre a saúde auditiva.

Temas de Biologia Como funciona o corpo humano

Saiba mais:  

Sala de Física do Prof Luiz Carlos Marques Silva

Feira de Ciências do Prof Luis F Netto

Para baixar

Poster explicativo sobre a fisiologia da audição

Assista três vídeos relacionados as perdas auditivas