Características do som

Objetivo 

Investigar as características de um som, nomeadamente o seu período, frequência, intensidade, comprimento de onda e timbre, através da análise de um sinal elétrico produzido com base num sinal sonoro.

Explicação teórica

Os sons produzidos por qualquer fonte, desde um diapasão à tua voz, podem ser captados por um microfone, que faz a sua conversão num sinal elétrico.

O microfone pode, por sua vez, estar ligado a um osciloscópio que permite visualizar o sinal elétrico produzido, analisando as suas características.

É importante ter em conta que o sinal elétrico visível no osciloscópio é exatamente igual, ou seja, tem as mesmas características que o sinal sonoro que o originou.

Osciloscópio

O osciloscópio pode parecer um aparelho bastante complexo, no entanto, existem apenas alguns princípios básicos que deves conhecer para analisares os sinais nele produzidos:

• Eixo vertical: Dá a amplitude da onda, normalmente em $mV$;
• Escala com o valor da menor divisão vertical (normalmente localizada no canto inferior esquerdo);
• Eixo horizontal: Dá o período da onda, normalmente em $ms$;
• Escala com o valor da menor divisão horizontal (normalmente localizada no canto inferior direito).
  

Diretamente a partir do aparelho conseguirás, então, determinar o período e a intensidade do sinal produzido.

De forma indireta calculas a frequência e, realizando um procedimento experimental adicional, chegarás ao comprimento de onda.

Material

• ​Osciloscópio;
  
• Dois microfones;
• Altifalante;
  
• Diapasão e martelo;
• Gerador de sinais;
• Cabos de ligação;
• Régua.

Procedimento 1

Procedimento 2

Procedimento 3

Tratamento de resultados

Com base no Procedimento 1, é possível calcular o período, amplitude e frequência dos diferentes sinais. Deves comparar os valores de frequência obtidos com o marcado no diapasão.

No Procedimento 2, irás observar que os teus limiares de audição não são exatamente os mesmos dos do teu colega de grupo, e muito menos são os do teu professor.

A partir do Procedimento 3, medindo a distância a que o microfone móvel ficou do fixo, conseguirás determinar o comprimento de onda do sinal produzido de forma direta! Com este valor até conseguirás chegar à velocidade de propagação do som no ar.

Exemplo

Considera os sinais obtidos durante o primeiro procedimento da atividade:

A base de tempo é de $2 \ ms/div$.

O sinal A é mais forte do que o sinal B - o diapasão terá sido percutido com mais força.

B tem um período inferior a A e, por isso, uma frequência superior.

Se 1 quadrícula corresponde a $2 \ ms$:

$\Gamma_A=2\times 4=8 \ ms\Rightarrow f_A=125 \ Hz\\\Gamma_B=2\times2{,}5=5 \ ms \Rightarrow f_B=200Hz$​​