Pressão sonora

O som é uma onda mecânica, isto é, precisa de um meio material para se propagar. Existem vários tipos de ondas mecânicas, dependendo do meio elástico no qual a onda se propaga. Em fluidos (gases e líquidos) as ondas sonoras sempre são ondas longitudinais. Já em sólidos as ondas sonoras podem ser ondas quase-longitudinais, transversais, de flexão e de torção. Ondas longitudinais são caracterizadas por movimento oscilatório das partículas paralelo à direção de propagação.^[2]

Ao propagar em uma certa distância em um meio elástico, o meio sofre uma série de compressões e expansões ao longo da direção de propagação. Regiões nos quais ocorre compressão correspondem a regiões de aumento da pressão acima da pressão estática, ou seja, a pressão sonora é positiva. Em regiões nas quais há expansão ou descompressão, a pressão total é inferior à pressão estática, ou seja, a pressão sonora é negativa. Ondas sonoras podem provocar sensação auditiva quando chegam ao ouvido humano, desde que tenham energia e frequência dentro de certos limites.

A frequência com que o meio se contrai e se dilata, e com a qual a pressão sonora varia portanto, é a frequência da onda sonora. Quanto maior essa frequência, mais agudo é o som, e quanto menor, mais grave. O sistema auditivo humano é sensível a frequências na faixa de 20 até 20.000 Hz (hertz), sendo que limite inferior varia um pouco de pessoa para pessoa e o limite superior é reduzido em 1000 Hz a cada década de vida.^[2][3]

A amplitude de pressão de uma onda sonora é dada por

${\displaystyle \triangle \ p_{m}}$ = ${\displaystyle v\rho \omega s_{m}}$

em que ${\displaystyle v}$ é a velocidade da onda, ${\displaystyle \rho }$ é a massa específica do meio, ${\displaystyle \omega }$ é a frequência e ${\displaystyle s_{m}}$ é a amplitude de deslocamento longitudinal da onda.^{[Nota 1]} A amplitude de pressão significa o máximo aumento ou diminuição (variação) da pressão do meio em que a onda se propaga. A menor a amplitude de pressão detectável é da ordem de ${\displaystyle 2,8\times 10^{-5}}$ Pa. Já a maior suportável pelo ouvido humano é de ${\displaystyle 28}$ Pa, ainda muito pequena comparada com a pressão atmosférica, 100.000 Pa^[2]

Ver artigo principal: Intensidade (acústica)

A intensidade de uma onda sonora é definida como a taxa de energia por unidade de área por unidade de tempo e é dada por

${\displaystyle I={\frac {P}{A}}}$

em que ${\displaystyle P}$ é a potência de onda e ${\displaystyle A}$ é a área transversal à direção de propagação.^[2]

A intensidade de uma onda sonora também pode ser expressa em função da amplitude de deslocamento por

${\displaystyle I={\frac {1}{2}}\rho v\omega ^{2}{s_{m}}^{2}}$ .^[4]

O nível de pressão sonora (SPL, em inglês Sound Pressure Level) é uma medida para determinar o grau de potência de uma onda sonora. É determinada pela amplitude da onda sonora por duas razões: pela sensibilidade do ouvido às variações de pressão, e por ser uma quantidade simples de ser medida. A unidade internacional do nível de pressão sonora é o decibel (dB).^{[Nota 2][1][5][4]}

O ouvido humano consegue perceber uma faixa muito ampla de intensidades sonoras, cerca de ${\displaystyle 10^{12}}$ . Por causa disso, tornou-se mais viável utilizar o conceito de nível de pressão sonora, dado em escala logarítmica, do que intensidade. Sendo assim, o nível de pressão sonora (em dB) é dado por

${\displaystyle \beta =10dB*\log \left({\frac {I}{I_{0}}}\right)}$

em que ${\displaystyle I}$ é a intensidade medida e ${\displaystyle I_{0}}$ é uma intensidade de referência (aproximadamente, a mínina intensidade percebida por um ser humano médio) dada por ${\displaystyle I_{0}=10^{-12}W/m^{2}}$ .^[2][4]

^[6][3][7]

• Alto-falante
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• Som
• Onda sonora
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• Decibelímetro