Quando você ouve “reflexão”, você imediatamente pensa em luz. Você pode se perguntar se as ondas sonoras podem ser refletidas? E qual é o reflexo do som? Percorra o artigo em detalhes para encontrar essas respostas.
O som, assim como a luz, é um tipo de energia. A energia é transportada em forma de onda. Tanto as ondas de luz quanto as ondas de som têm algumas características comuns, como reflexão, refração e difração.
Quando as ondas sonoras podem ser refletidas?
O som, uma onda mecânica, segue as mesmas regras de reflexão da luz.
É simplesmente referido como “reflexo do som” quando o som é refletido em qualquer superfície polida ou não polida. Em outras palavras, a reflexão do som ocorre quando uma onda sonora percorre um meio e depois atinge a superfície de outro, retornando no sentido oposto.
Leis da reflexão das ondas sonoras:
- O ângulo de reflexão no caso de reflexão do som será o mesmo que o ângulo de incidência.
????i =????r
Onde, ????i = Ângulo de incidência
????r = Ângulo de reflexão
- O plano do qual o som está sendo refletido será o mesmo plano do qual o som incidente e o som normal são produzidos.
Como resultado, podemos deduzir que as ondas de luz e de som obedecem às mesmas leis de reflexão.
A diferença é que para a reflexão do som, diferentemente da luz, não é necessário ter uma superfície polida. O som também pode ser refletido de qualquer superfície áspera. Assim, basta que qualquer superfície ou obstáculo seja refletido de volta. Além disso, a forma da superfície da qual o som é refletido influencia a reflexão do som.
Vamos pensar em uma ilustração:
Digamos que você jogue uma bola em uma parede e ela quique de volta em você. Agora que você está iluminando a parede com a tocha, você está experimentando o fenômeno da reflexão da luz. A mesma coisa acontece quando você fala perto de uma parede – você ouve o que acabou de dizer. Sim, seu palpite está correto; nada mais é do que um reflexo do som.
Quando você fala, as ondas sonoras são produzidas e, quando você as ouve de volta, as ondas sonoras de frequência audível são refletidas na superfície da parede. Como resultado, a reflexão do som é responsável por fazer você ouvir seu próprio som.
Agora, vamos considerar o reflexo das ondas sonoras de diferentes superfícies.
Reflexão do som em diferentes superfícies:
A reflexão do som também dependerá do tipo de superfície, como se é mais rara ou mais densa. Se o som for refletido de um material mais denso, ocorre apenas uma mudança de fase de 180 graus. No entanto, quando refletida de um meio mais raro, a compressão é refletida como rarefação e vice-versa. Vamos entrar nele com mais detalhes.
Reflexão do som em superfícies duras OU limites rígidos:
Devido à compressão e rarefação que compõem as ondas sonoras, suas áreas se alternam entre alta e baixa pressão. Compressão e rarefação são termos usados para descrever simultaneamente a região de alta e baixa pressão. Como resultado, as ondas sonoras são uma espécie de onda de pressão tão bem.
Considere uma onda sonora (onda de pressão ou onda longitudinal) viajando pelo ar e colidindo com uma superfície dura, como uma parede. Agora, quando a compressão da onda sonora colide com uma superfície dura, ela essencialmente tenta empurrar a parede aplicando força. No entanto, como a parede é uma superfície dura, ela empurra a compressão formada no ar devido ao som na direção oposta, aplicando uma força igual e oposta.
Como resultado, a compressão que estava se movendo na direção certa agora se moverá na direção da esquerda. Como resultado, o deslocamento da partícula média durante a incidência e reflexão será na direção oposta. Como resultado, se considerarmos a diferença de fase entre as ondas sonoras incidentes e refletidas, torna-se ???? radiano ou 180°.
A abordagem será a mesma se considerarmos agora o caso da rarefação. A rarefação causada pelo incidente será refletida como rarefação.
A parede serve de exemplo, que já vimos. Como a superfície da parede é dura, seu som é refletido quando você fala.
Reflexão de ondas sonoras de meios mais raros:
Pense em uma onda sonora longitudinal que está viajando através de um meio mais denso ou sólido e atingindo a interface ou limite de um meio mais raro. Quando a compressão da onda sonora incidente colide com um limite feito de um material mais raro, a força é aplicada a essa superfície. Como a superfície do meio mais raro tem menos resistência e a compressão da onda sonora contém alta pressão, o limite do meio mais raro será empurrado para trás.
Em contraste com o meio mais denso, as partículas no meio mais raro são livres para migrar. Portanto, a rarefação é produzida na intersecção dos dois meios. Portanto, a compressão incidente retorna como rarefação após reflexão da superfície do material mais raro. Como resultado, nenhuma mudança de fase é notada quando uma onda sonora de um meio mais denso é refletida de um meio mais raro.
A mesma coisa acontecerá se a rarefação ocorrer na superfície de um meio mais raro e refletir de volta como compressão.
Como ilustração, imagine o som viajando por um cano cheio de água. Agora imagine que o ar está presente na extremidade aberta do tubo. E já sabemos que a água é um meio mais denso para o som do que o ar. Como resultado, a alta pressão faz com que as moléculas de ar na área circundante se afastem rapidamente quando a compressão ocorre na interface água-ar. Como resultado, a compressão será convertida em rarefação antes de ser refletida.
Reflexão das ondas sonoras da superfície curva:
Como vimos, superfícies diferentes refletem o som de forma diferente. De maneira semelhante, a curvatura da superfície afeta como o som reflete. A curvatura da superfície tem a capacidade de alterar a intensidade do som.
As superfícies curvas são classificadas em dois tipos:
- Superfícies côncavas e
- Superfícies convexas.
Agora vamos considerá-lo cuidadosamente.
Reflexão do som da superfície côncava:
Quando as ondas sonoras atingem uma superfície côncava, as ondas refletidas convergem, assim como fazem com as ondas de luz. Além disso, as ondas refletidas também tinham um único ponto de foco. Como resultado, a intensidade da onda sonora refletida aumenta à medida que se reflete na superfície côncava.
Este fenômeno é usado no mundo natural também. Da recente pesquisa científica, chegamos a saber dois fatos:
- Um alce pode usar seus chifres como um disco de satélite com o qual pode reunir e focar o som facilmente.
- De acordo com pesquisas profundas e longos pensamentos dos cientistas, os discos faciais das corujas são esféricos e podem ser facilmente movidos para coletar e refletir o som em direção aos ouvidos.
Mesmo que ocorra na natureza, muitas vezes nos afastamos de superfícies côncavas ao tentar refletir o som. A razão para isso é que focar no centro geométrico da superfície resultará em um ponto de acesso alto dentro de um espaço. Como resultado, a transmissão de som refletido de longa distância será incomum.
Se for necessária uma forma côncava, provavelmente será necessário usar materiais absorventes de som. Você pode reduzir os problemas de ruído modificando a geometria da sua curva com a ajuda de um especialista em acústica. O teatro está fazendo uso desse fenômeno.
Em termos de manter a intensidade do som refletido, as superfícies côncavas são normalmente empregadas na frente dos alto-falantes nos cinemas. No entanto, como já dissemos, produziu um hotspot alto, razão pela qual o ruído ou som anormal é refletido. As paredes e o teto do teatro são construídos com materiais absorventes de ruído para reduzir esse ruído. Como resultado, ambas as técnicas melhoram uma à outra reduzindo a quantidade de erro que permanece.
Reflexão do som na superfície convexa:
Quando as ondas sonoras incidem na superfície convexa, o som refletido divergirá em cada direção possível. À medida que o som diverge, obviamente, a intensidade do som diminui.
A difusão do som da superfície convexa ajuda a mistura musical a se espalhar em todas as direções e a evitar reflexos indesejados.
Várias geometrias ajudam na difusão do som, que inclui:
- Hemisfério ou meio cilindro
- Superfície com vários ângulos como padrão de dente de serra
Outros fenômenos significativos associados à reflexão do som:
A reflexão do som causa eco e reverberação. No entanto, existem algumas diferenças entre os dois fenômenos. Vamos conversar a respeito disso.
Eco:
O termo eco refere-se à audição repetida do som refletido. Um eco pode ser ouvido quando um som é refletido em um grande espaço.
Qualquer espaço enorme pode criar um eco, incluindo espaços abertos e fechados. A distância entre a fonte e o corpo refletor precisa ser maior que 50 pés para ouvir o eco de forma eficaz. Devido à distância relativamente longa, haverá um atraso de tempo entre os sons audíveis. Podemos, portanto, ouvir dois ou mais sons distintos.
Pense em você como estando em uma grande sala vazia e falando alto “Olá”. Então, devido à reflexão do som em uma grande área e através da superfície dura, você ouve a palavra olá repetidamente como “Olá,”…..”Olá,”…..”Olá”. O som sairá para a sala e será refletido das paredes até os ouvidos. Quanto mais tempo leva para o som chegar ao seu ouvido, mais perturbador ele se torna.
Você pode ter feito isso enquanto estava de férias em uma estação de montanha gritando seu nome nas colinas. Você deve ter notado que o eco também ocorre durante as conversas cruzadas nas chamadas telefônicas.
Reverberação:
Quando a distância entre a fonte do som e a superfície refletora é muito pequena, o som original é misturado com o som refletido. Como resultado da sobreposição de vários sons, a persistência ou som contínuo é produzido. Isso é conhecido como reverberação.
Você pode ter ouvido isso se tiver falado em uma enorme cúpula, auditório ou salão. Como resultado das várias reflexões de som nesses tipos de locais, os sons refletidos geralmente se misturam com o som original. Muitas vezes você precisa ouvir o efeito de reverberação se essas reflexões ocorrerem dentro de 50 milissegundos ou 0.05 segundos.
Aplicações da reflexão do som:
A propriedade do som a ser refletido está sendo usada para facilitar nossas vidas. A seguir estão as aplicações da reflexão do som:
- Estetoscópio: O estetoscópio usado pelos médicos opera na teoria da reflexão do som. O médico usa-o para ouvir os batimentos cardíacos dos pacientes. Devido a várias reflexões do som que ocorrem dentro do estetoscópio, o batimento cardíaco do paciente pode ser ouvido claramente pelo médico.
- Aparelho auditivo: Outro dispositivo médico que aproveita o princípio da reflexão do som é o aparelho auditivo. Pessoas com problemas de audição usam este dispositivo. O som é refletido em uma região mais fina desse aparelho para que possa ser direcionado para os ouvidos com alto nível de intensidade.
- Sonar: Sim, a teoria da reflexão do som também se aplica ao sonar. O dispositivo que usa o sinal refletor para calcular a distância e a velocidade de objetos subaquáticos é chamado de sonar. É empregado em navios para identificar quaisquer ameaças ao navio para evitar acidentes trágicos como o Titanic. A Marinha também o emprega para encontrar minas e submarinos.
- Mesa de som: Placas de som são simplesmente superfícies curvas que são posicionadas de forma que a fonte do som permaneça em foco. Eles refletem uniformemente as ondas sonoras em toda a sala ou auditório. Como resultado, o emprego de uma mesa de som melhora a qualidade do som.
- Megafone: Múltiplas reflexões também são usadas em um megafone. Tem uma forma de funil. Como resultado, quando o som é produzido dentro do funil do megafone, as ondas são refletidas muitas vezes antes de percorrer o caminho que leva à abertura do funil. Como resultado, a amplitude do som aumenta no início.
Esperamos que este artigo tenha fornecido todas as informações que você precisa saber sobre a reflexão das ondas sonoras de uma maneira útil. Por favor, visite nosso site para ler mais artigos relacionados à ciência como este.
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Eu sou Alpa Rajai, concluí meu mestrado em ciências com especialização em Física. Estou muito entusiasmado em escrever sobre minha compreensão da ciência avançada. Garanto que minhas palavras e métodos ajudarão os leitores a entender suas dúvidas e esclarecer o que procuram. Além da Física, sou uma dançarina Kathak treinada e às vezes também escrevo meus sentimentos em forma de poesia. Continuo me atualizando em Física e tudo o que entendo simplifico e vou direto ao ponto para que seja entregue com clareza aos leitores.
