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Reflexão, refração, interferência e ressonância sonora

A reflexão de uma onda acontece quando ela se choca contra algum anteparo e retorna aos nossos ouvidos (fenômeno também é conhecido como “eco”). A energia transportada num movimento ondulatório, transmitida pelo ar, tem sua intensidade de resposta de acordo com a superfície de interação, dependendo da rigidez do meio. Ou seja, se uma superfície for maleável, a onda não voltará com a mesma intensidade que numa superfície rígida, como ocorre com a luz, que numa superfície perfeitamente lisa reflete totalmente, mas quando a superfície é rugosa, a reflexão se torna difusa e parcial.

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O ângulo de incidência da onda é o mesmo que seu ângulo de reflexão.

A refração do som ocorre quando as ondas sofrem variações na sua velocidade de propagação quando influenciadas por fluxo de ar com diferenças de temperatura e velocidades variáveis.

Num dia de Sol, por exemplo, a camada de ar mais próxima do chão é mais quente se comparada com outras camadas mais altas. O som sofre uma curvatura no sentido da sublimação do ar, que pelo fato de estar mais quente, se torna menos denso. Esse fenômeno faz com que o som se torne indefinido a longas distâncias.

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Num dia frio ou à noite, quando o ar mais próximo do chão é mais frio, a curvatura se inverte melhorando as condições de qualidade sonora a mais longas distâncias.

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A interferência sonora ocorre quando acontece uma sobreposição dos vales ou cristas ondulatórias. Para entender esse fenômeno, vamos ver o que significa a representação usada pelos físicos para ondas como o som:

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As áreas de compressões são os picos e as áreas de rarefações são os vales. Este gráfico representa como as partículas se comportam quando estão sob o efeito de uma onda:

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Existem dois tipos de interferência, a construtiva e a destrutiva. A destrutiva ocorre quando a sobreposição das ondas coincide com suas áreas de pico e vale - em outras palavras, a combinação das duas ondas resultará em uma onda cuja região de compressão fica ainda mais comprimida e a região de rarefação fica ainda mais rarefeita. Em resultados práticos, se duas caixas de som estiverem emitindo ondas que estão interferindo uma com a outra construtivamente, o volume (intensidade sonora) ficará mais alto.

Na interferência destrutiva, a região de pico coincide com a região de vale. O resultado disso será uma onda que tende à homogeneidade na concentração de suas partículas, em que quase não haverá compressão ou rarefação. Em resultados práticos, no mesmo exemplo das caixas de som, a intensidade sonora ficará menor.

Encyclopaedia Britannica/UIG / Gettyimages
Interferência

 
Nessa imagem temos duas ondas (representadas pela cor azul) e a onda resultante (representada pela cor vermelha). Na primeira situação, a interferência é construtiva, na segunda é parcial e, na terceira, é destrutiva.

A ressonância é um fenômeno que ocorre quando um objeto, ao vibrar forçadamente, produz ondas que atingem outro objeto fazendo-o vibrar com drástico aumento na amplitude (que ocorre apenas quando a frequência da vibração do primeiro objeto é igual à frequência natural do segundo). Um exemplo desse fenômeno pode ocorrer num violão: se tocarmos uma corda de uma maneira tal que ela vibre numa frequência que seja a frequência natural de outra corda, esta segunda irá vibrar também (ressonância).

A microfonia é uma aplicação sobre a ressonância, pois a frequência sonora emitida pela cápsula de capitação de um microfone é absorvida pelo autofalante que responde com a emissão de onda na mesma frequência entrando num ciclo perpétuo de captação e emissão de ondas com a mesma frequência.

O isolamento acústico é muito importante nos carros, pois o barulho do motor e do atrito do pneus sobre o chão e de toda lataria que vibra ao se movimentar é emitido para dentro  do veículo, tornando as condições de direção, a longas distâncias, extremamente desconfortável. Por esse motivo é colocado em determinadas partes do carro uma manta acústica para evitar que esse tipo de ruído seja propagado e amplificado para dentro do veículo.



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