Acústica II - Ondulatória

Quando falamos de acústica, é indispensável um entendimento mínimo de ondulatória. Pode parecer um tanto intimidador no primeiro momento, mas é bastante simples uma vez que entendemos o conceito.

No post anterior, desvendamos o que o som é: uma onda de energia que viaja através de um meio. Agora, vamos dar o próximo passo e aprender a "linguagem" dessa onda. Assim como descrevemos um objeto por sua altura, peso e cor, descrevemos uma onda sonora por suas propriedades fundamentais.

Dominar esses quatro conceitos — frequência, período, comprimento de onda e amplitude — é o que nos permite tomar decisões técnicas precisas no estúdio, desde o posicionamento de um microfone até o tratamento acústico de uma sala.

As 4 Propriedades da Onda Sonora:

• Frequência (Hz): Define o tom do som (de grave a agudo). É medida em ciclos por segundo.

• Período (T): Define o tempo que uma onda leva para completar um ciclo. É o inverso da frequência.

• Comprimento de Onda (λ): Define o tamanho físico da onda no espaço. Sons graves têm comprimentos de onda longos; sons agudos, curtos.

• Amplitude: Define a intensidade da onda. Está diretamente relacionada ao volume ou "loudness" do som.

1. Frequência (f): O Tom do Som

A frequência é talvez a propriedade mais intuitiva da onda sonora. Ela nos diz quantos ciclos completos de compressão e descompressão ocorrem em um segundo. A unidade de medida para frequência é o Hertz (Hz).

• Relação com a Música: A frequência está diretamente ligada ao tom (pitch) de uma nota.

  • Frequências Baixas (Graves): Menos ciclos por segundo. Ex: O som de um contrabaixo.

  • Frequências Altas (Agudas): Muitos ciclos por segundo. Ex: O som de um piccolo.

    
    

• Percepção Humana: O ouvido humano saudável é capaz de perceber frequências que vão, aproximadamente, de 20 Hz a 20.000 Hz (ou 20 kHz).

2. Período (T): O Tempo de um Ciclo

O período é o conceito parceiro da frequência. Enquanto a frequência conta quantos ciclos ocorrem em um segundo, o período mede quanto tempo (em segundos) leva para um único ciclo ser completado.

A relação entre eles é puramente matemática e inversa:

• Período (T) = 1 / Frequência (f)

• Frequência (f) = 1 / Período (T)

Isso significa que ondas de alta frequência têm um período muito curto, e ondas de baixa frequência têm um período longo.

3. Comprimento de Onda (λ): O Tamanho Físico do Som

Aqui as coisas começam a ficar muito interessantes para a acústica de ambientes. O comprimento de onda (representado pela letra grega lambda, λ) é a distância física que uma onda sonora percorre no espaço para completar um ciclo.

O comprimento de onda depende de duas coisas: a velocidade do som no meio e a sua frequência. A fórmula é:

• Comprimento de Onda (λ) = Velocidade do Som (v) / Frequência (f)

Implicação Prática Crucial:

• Um som agudo de 10.000 Hz tem um comprimento de onda de apenas 3.43 centímetros.

• Um som grave de 40 Hz tem um comprimento de onda de impressionantes 8.5 metros.

É por isso que as frequências graves são tão difíceis de controlar em salas pequenas. Uma onda de 8.5 metros simplesmente não "cabe" direito em um quarto, o que gera ondas estacionárias e uma resposta de graves irregular. É também por isso que painéis de absorção porosos não funcionam muito bem para graves.

4. Amplitude: A Intensidade do Som

A amplitude refere-se à máxima intensidade ou "pressão" que uma onda sonora atinge em relação ao seu ponto de repouso. Em termos simples, a amplitude está diretamente relacionada ao volume ou loudness de um som.

• Maior Amplitude: Mais deslocamento das partículas de ar, maior pressão sonora, som mais alto.

• Menor Amplitude: Menos deslocamento, menor pressão sonora, som mais baixo.

É importante não confundir a medição física da amplitude (geralmente medida em Decibéis, dB) com as medições de loudness percebido como o LUFS, que são mais complexas e levam em conta a duração e a frequência do som. A amplitude é a medida "bruta" da energia da onda.

A Velocidade do Som (v): A Influência do Meio

A velocidade do som não é uma constante universal. Ela depende do meio em que a onda está viajando. No ar, a uma temperatura de 20°C, a velocidade do som é de aproximadamente 343 metros por segundo.

O fator mais importante que altera essa velocidade é a densidade do meio, quanto mais denso mais rápido:

• O som viaja mais rápido em líquidos do que em gases.

• O som viaja mais rápido ainda em sólidos do que em líquidos.

É por isso que você consegue ouvir um trem se aproximando ao se aproximar do trilho, antes de ouvi-lo pelo ar.

Conclusão: Unindo a Teoria à Prática

Entender essas propriedades transforma a maneira como você interage com o áudio:

• Entender sobre Comprimento de Onda te ajuda a decidir o posicionamento de microfones e a entender por que o tratamento acústico é tão crucial para os graves.

• Conhecer o Período e a Velocidade do som é o primeiro passo para entender fenômenos de fase e calcular tempos de delay.

Agora que temos essa base, estamos prontos para, no próximo post, explorar como essas ondas interagem entre si, mergulhando nos conceitos de fase, polaridade e no temido filtro pente (comb filter).

Até lá!