domingo, 6 de maio de 2012

Assuntos Complexos na Música, Parte 2: Como o som se propaga.




Começamos aqui mais uma seção de problemas complexos na música. Apresentarei agora como funciona a Música na Física; a esse estudo damos o nome de Acústica. A parte da Física que estuda esse fenômeno é a Física Ondulatória. Este artigo está longe de ser um texto acadêmico de um Físico, até porque não apresentarei fórmulas ou explicações muito aprofundadas; será novamente de caráter didático para entendermos como o som funciona na natureza.

Para alguns pode parecer complexo ou “frio” analisar a música de uma forma mais física, entender como uma música, carregada de sentimentos, pode ser explicada apenas por movimentos mecânicos no ar. Na verdade, existe uma beleza intrínseca nessa física; ao entendermos esse mecanismo, mergulhamos nesse microuniverso que não podemos ver, mas sentimos. Longe de tornar a música algo apenas mecânico ou desprovido de emoção, a intenção aqui é apenas “dissecar” a forma como o som funciona no meio físico.

O Som

Sabemos que tudo é composto de moléculas, desde objetos sólidos até os gasosos, como o próprio oxigênio que respiramos. A capacidade de se agrupar mais proximamente define se algo é ou não sólido, o afastamento dessas

moléculas determina o quanto pode vir a ser liquido ou gasoso. A combinação de moléculas de elementos diferentes também pode formar diferentes materiais; um clássico exemplo é a água que é formada por H2O, ou seja, duas moléculas de Hidrogênio e uma molécula de Oxigênio. O oxigênio que respiramos tem a fórmula O2, ou seja, duas moléculas de oxigênio. E por que queremos saber que tudo é formado por moléculas? Porque afinal de contas, o som “viaja” por essas moléculas em todo tipo de material. Seja ele gasoso, sólido ou líquido, o som é percebido devido ao distúrbio que ele causa nessas moléculas em um certo espaço de tempo. São agitações que funcionam em forma de onda, algo muito semelhante quando jogamos uma pedra em um lago parado, vemos então ondas se formarem circularmente partindo do ponto onde a pedra atingiu o lago, agitando assim sua água que antes estava parada (criando um distúrbio). Percebemos com a experiência do lago que tais ondas se agitarão por um espaço de tempo; podemos comparar isso tudo ao que acontece no ar: será produzido um efeito tridimensional, as ondas acontecerão em todas as direções, as ondas viajam a nossa volta como uma bolha que cresce ao redor (damos o nome de propagação pelo meio), como no desenho a seguir:

Com isso, podemos pensar na existência de um emissor, um meio e um receptor.Emissor: é aquele que irá produzir o som; em termos físicos, aquele que irá causar o distúrbio no meio.Meio: é por onde o som irá viajar, seja por meios sólidos (quando coloca-se o ouvido no chão e se escutam ao longe batidas no solo), líquidos (como as baleias fazem para se comunicar) ou pelo meio gasoso (o próprio ar). A velocidade da propagação vai depender do meio; quanto mais sólido, mais lenta será a transmissão, quanto menos sólido o meio, mais rápida será a propagação. Se o som é perturbação de moléculas, onde uma transmite a energia para a outra, saindo de quem produz até os ouvidos de quem ouve, então quanto mais espaçadas essas moléculas, maior distância será percorrida em um espaço de tempo, e quanto mais juntas forem as moléculas, então menor distância será percorrida nesse mesmo tempo.



A temperatura também poderá alterar a velocidade de propagação do som, pois quanto mais frio, mais as moléculas se comprimem. Então teremos uma distância menor percorrida em um espaço de tempo, e nesse mesmo tempo com o calor, as moléculas estão mais dilatadas. Afastadas então, percorrem uma distância maior.

Como exemplo, a 20ºC a velocidade do som é de 344 metros por segundo, a 30º C a velocidade do som é de 349 metros por segundo e a -10ºC é de 325 metros por segundo. Repare que quanto maior a temperatura maior é a velocidade.

Percebem quando vemos o clarão de um relâmpago e alguns segundos depois é que vamos ouvir o som do mesmo? Ou quando o clarão é muito forte, e o estrondo muito barulhento, acontece quase que simultaneamente? Tudo isso indica a distância que o raio caiu do ponto onde você está, quando vir um clarão, conte em segundos até ouvir o estrondo, multiplique esse valor por aproximadamente 340 metros por segundo, e saberá aproximadamente a distância que aquele raio caiu de você. Exemplo:

Em uma noite chuvosa você vê um clarão, conta em segundos, digamos que contou até 4 e depois ouviu um estrondo, então 4 x 340 = 1360 metros, é a distância que o raio caiu do ponto onde você está.




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