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1 / 18 Um alto-falante e uma faixa de ar Este é um alto-falante tocando um tom constante em uma faixa de ar, em tamanho real e desacelerado. Os botões no alto da cena abrem outras oito cenas; as telas sob a cena mostram o mesmo som como forma de onda, espectro e espectrograma.
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01 Um alto-falante e uma faixa de ar Este é um alto-falante tocando um tom constante em uma faixa de ar, em tamanho real e desacelerado. Os botões no alto da cena abrem outras oito cenas; as telas sob a cena mostram o mesmo som como forma de onda, espectro e espectrograma.
02 O cone empurra o ar O cone de papel avança e recua como um pistão. Cada avanço comprime o ar à sua frente, e cada recuo deixa o ar um pouco mais rarefeito.
03 Bobina e ímã Uma corrente alternada percorre a bobina móvel, que fica no vão de um ímã permanente. A força sobre o fio acompanha a corrente, portanto o cone reproduz o sinal elétrico.
04 Compressões e rarefações As partículas apenas oscilam para a frente e para trás em torno de sua posição. O que se afasta do alto-falante é o padrão de camadas densas e rarefeitas, a 343 m/s no ar a 20 °C.
05 Um comprimento de onda A distância entre uma camada densa e a seguinte é o comprimento de onda: 343 ÷ 440 = 0,78 m. O ar quente transmite som mais rápido, o hélio quase três vezes mais rápido, e as camadas se afastam para acompanhar.
06 Dois tons quase iguais Foi acrescentado um segundo tom 4 Hz mais alto. As duas ondas entram e saem de fase, por isso o volume aumenta e diminui 4 vezes por segundo, uma vez a cada 0,25 s.
07 A escala de decibéis Cada barra é um som cotidiano, com altura definida por seu nível em decibéis. Dez decibéis a mais representam dez vezes mais energia, portanto 120 dB transportam um trilhão de vezes a energia de 0 dB.
08 Tímpano e três ossículos O tímpano é cerca de 17 vezes maior que a janela oval, e os ossículos acrescentam uma alavanca de cerca de 1,3. Juntos, eles elevam a pressão em cerca de 27 dB, o bastante para mover o líquido na cóclea.
09 Onde cada altura chega Desenrolada, a membrana basilar tem cerca de 35 mm de comprimento. Um tom cria uma onda que cresce ao longo dela e atinge seu pico em um ponto: 1 kHz a cerca de 21 mm da base. Mude a altura e o pico se moverá.
10 Uma corda e seus harmônicos Uma corda dedilhada vibra em sua fundamental e em 2, 3, 4 vezes essa frequência ao mesmo tempo. O ponto de toque determina quais harmônicos são fortes: toque no meio e os pares desaparecerão.
11 Tubos abertos e fechados Um tubo aberto ressoa em todos os múltiplos de sua nota mais grave. Feche uma extremidade e a nota mais grave cairá uma oitava, restando apenas os múltiplos ímpares.
12 Uma pele de tambor Uma pele circular tem modos determinados por funções de Bessel. Suas frequências são 1, 1,59, 2,14, 2,30 vezes a mais grave, não números inteiros, e é por isso que um tambor simples tem altura menos definida que uma corda.
13 Som de uma fonte em movimento Cada anel partiu da ambulância em uma posição diferente. À frente dela, os anéis se comprimem e a altura é maior; atrás dela, se afastam e a altura é menor.
14 Acima da velocidade do som A 440 m/s, o jato ultrapassa seu próprio som. Os anéis se acumulam ao longo de um cone, e o ouvinte não ouve nada até o cone passar como um estrondo.
15 Reverberação Após bater palmas, o som ricocheteia pela sala e perde parte de sua energia em cada superfície. A fórmula de Sabine fornece o tempo para cair 60 dB: 2,0 s no Musikverein cheio.
16 Ondas estacionárias em um tubo A 858 Hz, exatamente cinco meias ondas cabem no tubo de 1 m. A onda se reflete sobre si mesma, e o pó de cortiça se acumula onde o ar fica parado, a cada 20 cm.
17 Velocidade em materiais diferentes O mesmo pulso atravessa o aço em cerca de 1/17 do tempo que leva no ar. Materiais rígidos são rápidos; gases pesados como o hexafluoreto de enxofre são lentos.
18 Cancelando ruído O fone reproduz o ruído invertido. Quando a fase está correta, os dois se anulam; um atraso de apenas 30 µs é um erro pequeno a 100 Hz, mas grande a 5 kHz.
Gabinete Uma caixa de madeira fechada, com bordas arredondadas. Ela impede que a onda de trás do cone cancele a onda da frente. Tweeter Uma pequena cúpula de seda para os agudos. Uma cúpula leve pode se mover rápido o bastante para 20 kHz, o que o cone grande não consegue. Tela de proteção Uma armação coberta com tecido fino que protege os transdutores. Ela deixa o som passar quase inalterado, por isso costuma ser retirada. Armação e aranha A cesta metálica que prende o transdutor à caixa e o anel de tecido plissado que mantém a bobina centralizada. Ímã Um ímã em anel com placas de aço. Ele deixa um vão estreito com campo magnético forte e constante. Bobina móvel Fio de cobre enrolado em um tubo de papel que fica no vão do ímã. A corrente que o percorre empurra o cone para a frente e para trás. Cone Um cone de papel leve e rígido. Ele se move como um pistão e empurra o ar à sua frente. Protetor de pó A cúpula no centro do cone. Ela impede a entrada de pó no vão do ímã. Borda de suspensão A borda macia de borracha ao redor do cone. Ela permite que o cone se mova alguns milímetros e o traz de volta por elasticidade. Partículas de ar Cada ponto representa uma pequena porção de ar. Camadas laranja estão comprimidas; camadas azuis estão afastadas. Gráfico de pressão A pressão do ar ao longo da faixa neste instante. Os picos ficam exatamente sobre as camadas laranja. Régua de comprimento de onda Uma régua em escala real que começa no cone. A barra laranja mede um comprimento de onda: a velocidade do som dividida pela frequência. Microfone Um microfone de medição em um tripé. Ele transforma pressão de volta em tensão elétrica; as telas sob a cena mostram o que ele registraria. Escala de decibéis 15 sons em barras, com altura proporcional a seu nível em dB. Clique em uma barra para escolhê-la. Medidor de nível sonoro Um medidor com protetor de vento de espuma. Mova-o com o controle Distância: ao ar livre, o nível cai 6 dB a cada duplicação da distância. Limites de exposição Três hastes: 80 dB por 40 horas semanais (OMS e UIT), 85 dBA por 8 horas (NIOSH), 90 dB por 8 horas (regra coreana). Ouvido externo O pavilhão auricular e o canal auditivo, com cerca de 25 mm de comprimento. O canal é um tubo fechado pelo tímpano e ressoa perto de 3 kHz. Tímpano Um cone fino de pele com cerca de 9 mm de diâmetro. Variações de pressão no canal o empurram para dentro e para fora. Ossículos Martelo, bigorna e estribo. Eles funcionam como uma alavanca e transmitem o movimento do tímpano à janela oval, muito menor. Cóclea Uma espiral cheia de líquido com cerca de duas voltas e meia. Dentro dela, a membrana basilar separa os sons por altura. Membrana basilar desenrolada A membrana desenhada reta e 20 vezes mais longa. Agudos têm pico perto da base, graves perto do ápice (fórmula de Greenwood). Canais semicirculares Três alças em ângulos retos entre si. Elas detectam a rotação da cabeça, não o som. Nervo auditivo Cerca de 30.000 fibras nervosas levam os sinais da cóclea ao cérebro. Tuba auditiva Um tubo entre o ouvido médio e a garganta. Ele mantém igual a pressão do ar nos dois lados do tímpano. Osso temporal O osso do crânio que abriga o ouvido médio e o interno, mostrado aqui em corte. Violão Um violão de cordas de aço com escala de 648 mm. O corpo e o ar dentro dele transformam o pequeno movimento da corda em som. Corda vibrante Uma corda desenhada com seu formato real após um dedilhado: a soma dos parciais, cada um decaindo em seu próprio ritmo. Tubo de vidro Um tubo em tamanho real com raio de 22 mm, aberto ou fechado em uma extremidade. Os pontos internos mostram como o ar se move no modo escolhido. Tambor Uma pele de tambor presa pela borda. As cores mostram quais partes sobem e quais descem no modo escolhido. Estrada Uma estrada reta em 1 : 40. Os veículos e o ouvinte são desenhados oito vezes maiores para que você consiga vê-los. Frentes de onda Um anel para cada crista de onda, expandindo-se à velocidade do som a partir da posição em que a fonte estava quando a emitiu. Fonte em movimento Uma ambulância, ou um jato acima de 120 m/s. Seu controle de velocidade é real; o tempo é desacelerado oito vezes. Ouvinte A pessoa à beira da estrada. O gráfico mostra a altura que ela ouve enquanto a fonte passa. Sala Piso e três paredes; a parede próxima e o teto foram removidos no corte. O modelo é dimensionado para caber; os números correspondem à sala real. Assentos e móveis Pessoas e assentos estofados absorvem muito som, por isso uma sala soa diferente vazia e cheia. Painéis absorventes Painéis de tecido. Aumentar o controle Absorção acrescenta painéis e reduz o tempo de reverberação. Partículas sonoras Cada ponto é uma porção de energia sonora que ricocheteia nas paredes. Ela diminui um pouco a cada reflexão, conforme a absorção da superfície. Tubo de Kundt Um tubo de vidro de 1 m de comprimento, fechado nas duas extremidades. Na ressonância, um número inteiro de meias ondas cabe dentro dele. Transdutor Um pequeno alto-falante que faz o ar no tubo vibrar na frequência escolhida. Pó de cortiça Pó fino no fundo do tubo. Onde o ar quase não se move (nós de deslocamento), ele se acumula. Painel de onda estacionária Azul: quanto o ar se desloca. Laranja: quanto a pressão varia. Um é máximo onde o outro é zero. Pistas de materiais Oito pistas do mesmo comprimento: quatro gases, dois tipos de água e dois metais. A legenda mostra a velocidade na temperatura atual. Pulsos sonoros Um pulso por pista, todos iniciados juntos. Cada um a atravessa à velocidade do som em seu material. Trato vocal Um tubo de 17 cm fechado nas pregas vocais. Suas ressonâncias moldam as vogais e sobem no hélio. Fone de ouvido Um fone fechado. As almofadas bloqueiam bem as frequências altas; as baixas passam, e é delas que a eletrônica cuida. Microfones e transdutor Um microfone externo capta o ruído, um segundo interno verifica o que restou, e o transdutor reproduz o antirruído. Três ondas Cinza: o ruído. Azul: o antirruído. Laranja: sua soma, o que chega ao ouvido.
