Difração do som do que consiste, exemplos, aplicações

O difração de som É o fenômeno que ocorre quando o som é curvado e se espalha em torno de uma abertura ou obstáculo. É comum a todas as ondas: quando a onda sonora atinge uma abertura ou um obstáculo, os pontos de seu plano se tornam fontes e emitem outros difratados.

O som é precisamente uma onda de pressão que se espalha pelo ar e também através de água e sólidos. Ao contrário da luz, que também é uma onda, o som não pode se espalhar por causa do vazio. Isso ocorre porque a luz funciona completamente diferente: é uma onda eletromagnética.

figura 1. Ondas planas afetando o slot e difração. Fonte: Pixabay

A chave no fenômeno da difração é o tamanho do obstáculo em relação ao comprimento de onda: a difração é mais intensa quando o obstáculo tem dimensões comparáveis ​​ao comprimento de onda.

No som, o comprimento de onda é da ordem dos medidores, enquanto a da luz é da ordem das centenas de nanômetros. Enquanto o som tem uma escala humana, a luz tem uma escala de um micróbio. 

Essa enorme diferença na escala do comprimento de onda entre o som e a luz está por trás do fato de podermos ouvir uma conversa depois de um canto sem que possamos observar aqueles que falam.  

E é que o som é capaz de curvar o canto, enquanto a luz ainda está reta. Esse fenômeno de curvatura na propagação da onda sonora é precisamente a difração do som.

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O som

O som é entendido como as ondas de pressão que viajam pelo ar e que são entendidas na faixa audível.

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O alcance audível para a orelha de um jovem humano e nenhum problema auditivo é entre 20 Hz e 20.000 Hz. Essa margem geralmente se estreita com a idade.

Tons baixos ou frequências são entre 20h e 256 Hz. Os tons médios entre 256 Hz e 2000 Hz. E tons agudos são aqueles entre 2 kHz e 20 kHz.

A velocidade do som na pressão atmosférica de 1 atm e a 0º C é de 331 m/s. A relação entre velocidade v de propagação de uma onda com seu comprimento de onda λ e sua frequência F É o seguinte:

V = λ⋅f

A partir desse relacionamento, temos que o comprimento de onda tem os seguintes faixas:

- Tons baixos: 16,5 m a 1,3 m.

- Tons médios: 130 cm a 17 cm.

- Tons altos: 17 cm a 1,7 cm.

Exemplos de difração de som

A porta aberta de um auditório

Um auditório ou sala de concertos geralmente é um gabinete fechado com paredes que absorvem o som que impede sua reflexão.

No entanto, se a porta do auditório estiver aberta, o show poderá ser ouvido sem problemas, mesmo quando a orquestra permanecer fora de vista.

Se você está bem na cabeceira da porta, toda a gama de sons pode ser percebida. No entanto, se você estiver de um lado, sons sérios serão ouvidos, enquanto o agudo não. 

Sons sérios têm um longo comprimento de onda e é por isso que eles podem cercar a porta e ser ouvidos atrás dela. Tudo é devido ao fenômeno da difração.

Atrás da caixa de um orador

Um alto -falante ou alto -falante emite uma ampla gama de comprimentos de onda. A caixa do alto -falante é por si só um obstáculo que produz um sombra som atrás dela. 

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Essa sombra do som é clara para altas frequências, que não podem ser ouvidas atrás do alto -falante, enquanto o baixo e parte das meias podem ouvir porque elas contornam o dispositivo.

O experimento anterior funciona melhor em um espaço aberto, porque deve.

O bando de músicos na rua

Um bando de músicos que tocam na rua pode ser ouvido de uma rua cruzada da qual os artistas não podem ser vistos.

A razão, como dissemos antes, é que a direção do som é capaz de curvar e atravessar a esquina, enquanto a luz viaja em uma linha reta.

No entanto, esse efeito não é o mesmo para todos os comprimentos de onda. Onda longa.

Por esse motivo na Cross Street, de onde os músicos não estão divididos, instrumentos agudos, como trompetes e violinos, não são ouvidos bem, enquanto bateria e bateria são ouvidos mais claramente.

Figura 2. Difração de som em uma rua. Fonte: Self feito

Além disso, tons de comprimento de onda com baixo longo.

Animais que fazem uso de baixas frequências

Os elefantes emitem frequência muito baixa e ondas de onda de onda muito longas para se comunicar com seus colegas em grandes distâncias. As baleias também fazem isso, o que também permite uma boa comunicação à distância.

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Aplicações de difração de som

Aumento da área auditiva

Para que um orador tenha uma extensa área auditiva, a largura da buzina deve ser menor que o comprimento de onda do som que está emitindo. 

Existe um design específico de buzina que tira proveito da difração sonora: é a buzina dispersa.

Geralmente acredita -se que quanto maior o diafragma da buzina, ele cobre mais área. No entanto, no chifre de dispersão, o diafragma é pequeno e a forma dela é o que faz o som se expandir aproveitando o fenômeno da difração de som. 

A forma da buzina é como uma buzina na boca ou uma saída retangular de tamanho menor do que os comprimentos de onda que emite.

A instalação correta desse tipo de alto -falantes é feita com o lado curto da boca retangular horizontalmente e o lado longo verticalmente. Dessa maneira, é alcançada uma maior amplitude de cobertura horizontal e direcionalidade do som paralelo ao solo.

Referências

1. Física/acústica/propagação de som. Recuperado de: é.Wikibooks.org
2. Buildedia. Difração de som. Recuperado de: Construmático.com
3. Difração (som). Recuperado de: Esacadêmico.com
4. A sala de aula de física. Difffração de ondas sonoras. Recuperado de: PhysicsClassroom.com
5. Wikipedia. Difração (som). Recuperado da Wikipedia.com