E1 Propagação de Som em Meios Biológicos

Tópico

Quando uma fonte sonora vibra, ela alternadamente empurra e solta as partículas do meio imediatamente adjacente a ela. Essas partículas, ao receberem esse impulso, não se movem permanentemente de sua posição original, mas oscilam para frente e para trás, seguindo a mesma direção do impulso da fonte sonora. Essa oscilação, na mesma direção da propagação da perturbação e não perpendicular a ela, é o que define uma onda longitudinal, e o som, em qualquer meio biológico, sempre se propaga como uma onda longitudinal.

Quando as partículas do meio adjacentes à fonte sonora são atraídas umas pelas outras pelo impulso que recebem, elas formam uma zona de compressão, uma região onde a pressão é momentaneamente maior que a pressão de equilíbrio do meio. Quando essas mesmas partículas se afastam umas das outras à medida que a fonte sonora as solta, elas formam uma zona de rarefação, uma região onde a pressão é momentaneamente menor que a pressão de equilíbrio do meio. Cada zona de compressão empurra as partículas do meio diretamente à sua frente, fazendo com que as partículas mais distantes da fonte sonora formem uma nova zona de compressão, enquanto a zona de rarefação original cede atrás delas. Dessa forma, a alternância entre zonas de compressão e rarefação é transmitida de um grupo de partículas para o seguinte, e essa alternância transmitida de um ponto a outro no meio é chamada de pressão acústica.

A velocidade com que a pressão acústica é transmitida de um grupo de partículas para o seguinte depende da rigidez com que as partículas desse meio estão ligadas e de sua massa: quanto mais rígidas e leves as partículas de um meio, mais rapidamente elas se comprimem umas às outras e mais rápido a pressão acústica se propaga por esse meio. É por isso que a velocidade do som não é a mesma no ar, na linfa que preenche certas cavidades do ouvido interno e no tecido ósseo que forma parte do crânio: as partículas do tecido ósseo estão muito mais rigidamente ligadas do que as partículas da linfa, e as partículas da linfa, por sua vez, estão mais rigidamente ligadas do que as partículas do ar. Portanto, a pressão sonora se propaga mais lentamente no ar, mais rapidamente na linfa e ainda mais rapidamente no tecido ósseo.

A velocidade do som em um determinado meio, juntamente com a frequência na qual a fonte sonora comprime e libera as partículas do meio, determina o comprimento de onda: a distância entre uma zona de compressão e a seguinte nesse mesmo meio. Quanto maior a velocidade do som em um meio, maior o comprimento de onda para uma determinada frequência da fonte sonora, porque a pressão sonora viaja mais longe antes que a fonte sonora comprima novamente as partículas do meio na mesma direção. Além do comprimento de onda, a pressão acústica também tem intensidade: quanto mais forte a fonte sonora comprime as partículas do meio circundante, maior a diferença de pressão entre cada zona de compressão e cada zona de rarefação, e maior a intensidade da pressão acústica que, em última análise, viaja através do meio.

Toda essa cadeia de compressões e rarefações transmitidas de um grupo de partículas no meio para o próximo é, em essência, como a pressão acústica viaja da fonte sonora para a aurícula, a parte visível da orelha que, em última análise, recebe essa pressão acústica e a direciona para o resto do sistema auditivo. A velocidade do som, o comprimento de onda e a intensidade descritos por este modelo não são propriedades fixas da pressão acústica em abstrato, mas sim propriedades que dependem do meio pelo qual a pressão acústica se propaga em cada etapa de seu percurso — ar, linfa ou tecido ósseo. Portanto, qualquer cálculo subsequente de como o som atinge a aurícula e, de lá, se propaga para o restante do ouvido deve primeiro identificar em qual meio a pressão acústica está passando em cada etapa.

ID:2350