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A audição constitui uma função importante na interação dos seres humanos com o ambiente. O sistema auditivo humano é um instrumento que auxilia tanto na comunicação com o ambiente quanto no equilíbrio corporal. Ele possibilita boa parte das interações que os humanos mantêm no ambiente em que vivem: ouvir seus semelhantes se manifestarem pela fala, apreciar sons musicais e reconhecer diferentes tons de voz que indicam, inclusive, o humor da pessoa.
Sabendo da importância do conhecimento cotidiano dos estudantes para o processo de ensino e aprendizagem, começamos por um conjunto de questões para iniciar e problematizar o estudo da audição. O professor pode organizar pequenos grupos para responderem às questões e após fazer a discussão no grupo ampliado.
Atividade: questões para problematização 1. “O som tem muita importância para o ser humano.” Discutir essa afirmação com os colegas e apontar razões que o levam a concordar ou discordar. 2. Pensar sobre onde/quem produz sons e citar alguns exemplos de fontes sonoras. 3. Discutir com os colegas sobre o que possibilita a produção do som pelas fontes consideradas sonoras. Existe algo em comum na emissão de diferentes sons? 4. Para o som chegar até as orelhas ele deve percorrer algum “caminho”. Pensar num exemplo, discutir com os colegas e descrevê-lo. 5. Também discutir sobre como o som se movimenta nesse “caminho”. 6. Por fim, para ouvir, a orelha precisa “captar” o som. Como ela faz isso? Observar a orelha externa de um colega e apontar alguns aspectos da mesma (pode ser utilizada uma lupa - lente convergente). |
Geração e propagação das ondas mecânicas
A interação das pessoas com seus semelhantes, particularmente via comunicação oral, constitui um aspecto muito importante na formação histórica da espécie humana. Além disso, o comportamento humano com relação à diversidade de sons produzidos no ambiente vem mudando ao longo dos tempos, principalmente pela conscientização sobre os fenômenos sonoros, decorrente da produção histórica de conhecimentos. Um exemplo típico é o trovão, que atemorizava povos inteiros, e até hoje, embora em menor grau, ainda assusta muita gente por aí. A compreensão sobre a produção e propagação do som vem possibilitando melhor discernimento sobre este assunto.
A propósito, como o som é produzido e como se propaga?
Como o som é considerado uma forma de energia produzida por materiais que vibram e oscilam, e que se propaga no ambiente na forma de ondas mecânicas, é importante compreender as características principais de uma onda mecânica.
Atividade 3 – Reconhecer fenômenos que se repetem de tempos em tempos, bem definidos, ou seja, freqüentemente, a exemplo das estações do ano e do ir e vir da escola ................... Listar. 4 – Estabelecer alguma relação entre esses fenômenos e a atividade de pular corda. |
Como são formadas as ondas
Quando alguém movimenta a mão continuamente para cima e para baixo da posição inicial produz uma série de pulsos, voltados alternadamente para cima e para baixo, propagando-se ao longo da corda, como mostra a figura 1. Os pontos mais altos dos pulsos, que estão voltados para cima, são denominados cristas da onda e os pontos mais baixos dos pulsos inferiores são os vales da onda. A produção freqüente desses pulsos constitui uma onda que se propaga na corda.
Uma característica importante das ondas, inclusive para diferenciá-las, é o comprimento de onda, representado na figura 1 pela letra grega l (lâmbda). Comprimento de onda corresponde à menor distância que vai de uma crista à outra ou de uma depressão à outra. |
A quantidade de pulsos produzidos constitui uma das características fundamentais da onda: a sua freqüência. Por exemplo, considerando duas crianças, cada qual movimentando uma corda de forma similar ao que aparece na figura 1, a que movimentar mais rapidamente a corda vai produzir maior quantidade de cristas e vales do que a outra. Isso significa que, num mesmo intervalo de tempo, uma vai ter maior freqüência do que a outra.
Ao comparar o movimento de cordas por duas crianças, conforme citado anteriormente, como ficam as freqüências e os comprimentos de onda?
Serão iguais ou diferentes?
Para responder a essa questão, fazer as representações dos dois modelos de onda. Uma onda com um número x de cristas e vales e outra com o triplo de x. Comparar as freqüências e os comprimentos de onda. |
De modo geral, as ondas mecânicas são produzidas por uma perturbação criada num meio material, como uma pedra que cria uma onda na água ou como a vibração de cordas (num violão) que criam ondas sonoras.
Para o entendimento das características básicas das ondas pense na usual prática de jogar pedras na água. Uma pedra lançada num lago produz uma perturbação no ponto em que ela atinge a água. Essa perturbação se propaga em todas as direções, sob a forma de círculos cada vez maiores, que têm o mesmo centro. Com o impacto da pedra na água a sua energia cinética é transferida para as partículas da água, em forma de pressão, criando uma perturbação na água que se desloca na forma de um círculo, o que se convencionou chamar de onda mecânica.
Quanto maior for o número de pedras que cai maior será o número de círculos num mesmo intervalo de tempo, o que definirá a freqüência de queda. Assim, se forem jogadas vinte (20) pedras por minuto se formam vinte (20) cristas e vinte (20) vales neste intervalo de tempo, o que corresponde à freqüência de vinte (20) ondas/minuto.
A unidade de freqüência, em homenagem ao físico Henrich Hertz, foi denominada de Hertz (Hz). |
Amplitude e energia numa onda mecânica
A quantidade de energia empregada na geração de uma onda pode tornar essa onda mais ou menos intensa. Por exemplo, para movimentar a mão para cima e para baixo de modo a gerar uma onda numa corda necessita-se energia mecânica. Quanto maior for a amplitude do movimento da mão para cima e para baixo mais energia será necessária e maiores serão as cristas e os vales produzidos.
Fazer a representação de dois modelos de onda, mas, desta vez, uma delas com amplitude duas vezes maior do que a outra. |
A amplitude da onda nos dá um indicativo da energia que ela é capaz de transportar. Na representação, a amplitude (A) aparece como a distância que vai de uma crista ao eixo de propagação da onda. A amplitude também pode ser obtida medindo a distância do ponto máximo de depressão ao eixo de propagação.
Se uma onda mecânica tem amplitude de nove (9) cm, comparativamente com outra de três (3) cm, significa que ela possui a capacidade de transmitir o triplo de energia. Daí pode-se entender a relação da amplitude da onda diretamente com a energia.
Atividade: movimento oscilatório
a) Providenciar um suporte, uma mola e um peso (conforme a figura ao lado, ou similar) e uma régua;
b) Puxar o peso, mantendo-o bem na direção vertical, afastando-o alguns centímetros da posição de equilíbrio. Quando soltar o peso um aluno deve iniciar a contagem do tempo de 30 segundos enquanto outros alunos contam quantos ciclos (movimento oscilatório de ir e vir) o conjunto peso-mola efetuou nesses 30s, nos seguintes casos, em que a amplitude for:
b1. A = 3 cm à Nº de ciclos = .........................
b2. A = 6 cm à Nº de ciclos = ........................
c) Determinar o período e a freqüência do movimento oscilatório em cada caso:
T1 = .............. f1 = ................; T2 = .............. ; f2 = ..................
d) A diferença na amplitude muda a freqüência das oscilações? .................. No que implica então um aumento de amplitude em um movimento oscilatório? ...................................................
As ondas não transportam matéria
Atividade: problematização
I. Explorar o movimento de um barquinho de papel ou uma rolha num recipiente com água quando são provocadas ondas mecânicas na água.
a) Numa cuba com água colocar uma rolha (com um pequeno chumbinho preso a por um fio) e criar ondas na água. Observar atentamente e responder: o deslocamento da rolha foi na direção horizontal ou vertical? O que gerou esse movimento da rolha? Discutir com os colegas.
II. Explorar o movimento de peças de um jogo de dominó. | |
a) Pegar uma caixa de jogo de dominó e enfileirar as peças. b) Derrubar a peça de uma das extremidades contra a próxima e verificar o que acontece com o conjunto todo. Discutir o observado com os colegas. | |
III. E no ar, a propagação das ondas mecânicas, como o som, causa algum distúrbio? |
Impressões |
Comparativamente, no caso do mar, a energia que cria a onda na água provoca aumento da energia cinética das moléculas que se encontram no local da perturbação criada. O aumento da energia cinética das moléculas significa, também, a ocupação de um espaço maior em seu movimento. Isso provoca perturbações nas moléculas próximas, que por sua vez vão perturbando as seguintes, e assim sucessivamente.
O movimento das moléculas criado pela onda ocorre na direção e sentido de menor resistência à mobilidade. Na água, em geral, esse movimento ocorre na vertical, com exceção das moléculas que se encontram próximas à praia, pois, por terem menor resistência ao movimento se deslocam na direção e sentido da praia. A propagação das ondas na água é feita pela troca de energia entre as moléculas da água.
No caso de enfileirar peças do jogo de dominó e perturbar o estado de equilíbrio da primeira peça, derrubando-a, todas as outras vão sendo perturbadas sucessivamente. Desta forma, a perturbação é transmitida de um determinado ponto para outros, cada vez mais distantes. A perturbação se propaga sem que haja movimento do conjunto como um todo, pois a primeira peça, embora se movimente, não atinge a última peça da fileira. Este exemplo permite discutir a possibilidade de provocar perturbações a distância. Em outras palavras, é possível a transmissão de energia sem que haja a necessidade do transporte de matéria.
Filme (e/ou texto): ondas mecânicas e suas características
1. Assistir a um vídeo (de +- 10 min), e/ou ler um texto sobre ondas mecânicas e explicitar seu entendimento sobre o assunto.
Após o estudo sobre a geração e propagação de ondas mecânicas, como o som, buscando compreender como a energia se propaga através de meios materiais, sem a necessidade da matéria se deslocar, passa-se ao estudo sistemático do sistema auditivo, responsável pelo sentido da audição.
Entender que uma onda mecânica é capaz de transferir energia através dos materiais pelo movimento típico de ciclos ou de vibrações com determinadas freqüências permite compreender como a energia de uma onda mecânica que atinge o canal auditivo da orelha externa é capaz de fazer vibrar a membrana timpânica e daí se propagar pela orelha média até a orelha interna.
A orelha externa direciona o som para a membrana do tímpano, que é responsável pela captação do som; a orelha média conduz o som através de um conjunto de três ossículos; a orelha interna transforma a energia do som em outra forma de energia (em elétrica).
O processo da audição compreende uma seqüência de transformações de energia: inicia pela energia sonora que chega ao tímpano, sofre ampliações nos ossículos da orelha média e na janela oval e, por fim, é transformada em outra forma de energia na orelha interna: a energia sonora é transformada em energia elétrica, que na forma de impulsos elétricos conduz as informações até o cérebro.
O sistema auditivo também é responsável pelo equilíbrio do corpo. Quando a cabeça gira para um lado ou para outro o líquido coclear se movimenta no interior da cóclea de modo a sinalizar novas e diferentes posições.
Além disso, está em questão a origem dos sons produzidos no ambiente e a sua propagação em meios materiais. Mesmo não podendo ver as ondas sonoras (mecânicas) enquanto se propagam, é possível perceber seus efeitos mediante detectores apropriados. O sistema auditivo é um bom exemplo de detector de ondas sonoras.
Aspectos morfofisiológicos da audição
A audição tem grande influência na interação das pessoas com ambiente e sua compreensão poderá ser ampliada à medida que se conhece bem o funcionamento do sistema auditivo como um todo e de suas partes constituintes em particular. Diante disso, passa-se ao estudo de cada uma das três regiões distintas:
Orelha Externa
Abrange o pavilhão da orelha e o canal auditivo externo. O pavilhão tem uma estrutura interna cartilaginosa, com diversas ondulações e destina-se a orientar os sons no sentido do canal auditivo externo. Esse canal é curto e parcialmente revestido de mucosa. A mucosa apresenta células secretoras de cera, cuja função é reter partículas de poeira e microorganismos, protegendo assim a orelha.
No fundo do canal, separando a orelha externa da orelha média, encontra-se o tímpano, uma membrana delicada que vibra sob a ação de ondas mecânicas especiais: as ondas sonoras. Para que o som possa ser ouvido, as ondas causam variações de pressão na membrana timpânica, pondo-a a vibrar.
A membrana timpânica também marca o início da orelha média, um canal que contém em seu interior três pequenos ossos alinhados em seqüência: o martelo, a bigorna e o estribo. Os três ossículos são assim denominados por possuírem formatos muito parecidos com os objetos do nosso meio que levam esses nomes. Só não podemos confundir os tamanhos, uma vez que esses ossículos são os menores ossos do corpo humano. Já, os instrumentos fabricados pelo homem, como um martelo de construção, são bem maiores que os ossículos com as mesmas denominações.
Mesmo sendo muito pequenos, os ossículos têm papel fundamental na audição, pois são eles que conduzem adiante as vibrações até a janela oval (meio de separação entre a orelha média e a orelha interna). Esses três ossículos também funcionam como alavancas, aumentando a força das vibrações mecânicas da membrana timpânica que são transmitidas à janela oval. O último ossículo, o estribo, pressiona a janela oval do caracol, de modo a transmitir as ondas de pressão para a parte hidráulica da orelha interna, movimentando o fluido que preenche o caracol.
A orelha média também tem outra função. Sua conexão com a faringe, através de um canal chamado tuba auditiva, possibilita equilibrar a pressão da orelha interna. Por exemplo, ao subir ou descer uma serra a pressão externa vai se diferenciando da pressão da orelha interna. Essa diferença de pressão provoca uma força contínua sobre a membrana timpânica, o que pode causar sensações dolorosas. Mas esse incômodo, contudo, pode ser facilmente resolvido com o ato do bocejo: ao abrir bem a boca, forçando-a um pouco, a tuba auditiva se abre, possibilitando que as pressões entre o canal auditivo da orelha média e o meio exterior voltem a ser iguais. |
Orelha Interna
É composta pelo vestíbulo, pelos canais semicirculares e a cóclea. O vestíbulo é uma cavidade que se comunica com a orelha média pela janela oval. A cóclea, com formato de caracol, é preenchida por um líquido denominado endolinfa e contém uma estrutura complexa denominada Órgão de Corti. É nesse órgão que se encontram as células ciliares, responsáveis pela transformação da energia mecânica em impulsos elétricos.
A pressão da onda sobre a membrana que separa a orelha média da orelha interna faz vibrar o líquido coclear da orelha interna que, por sua vez, movimenta as células ciliares. Com a vibração das células ciliares a energia mecânica do movimento hidráulico na orelha interna é transformada em energia elétrica. Na forma de impulsos elétricos as informações são conduzidas pelo nervo auditivo até o cérebro, que as codifica e interpreta os sons.
A orelha interna também contém os canais semicirculares, que são três condutos em forma de semicírculos, dispostos a 90° uns dos outros. Junto com o vestíbulo estes canais têm implicação direta com a condição de equilíbrio de uma pessoa. Quando a cabeça muda de posição a endolinfa se movimenta e pressiona os cílios das células sensoriais. Este movimento também gera impulsos elétricos que são levados pelo nervo vestibular ao cérebro, que analisa as informações recebidas e determina a posição de equilíbrio do corpo.
A partir disso, é possível compreender que o movimento das células ciliadas pode ocorrer de duas maneiras diferentes e, conseqüentemente, fornecendo informações diferenciadas à pessoa:
Diferenças de pressão e sistema auditivo
Mecanismos de ampliação da onda mecânica na orelha
Na audição, a pressão da onda mecânica (onda sonora) sobre o tímpano não permanece constante durante sua passagem pela orelha média e interna (cóclea). Há mecanismos na orelha que são capazes de aumentar a pressão para que seja possível a audição.
Na cóclea, a pressão necessita ser bastante superior à pressão da onda sonora que chega à membrana timpânica. Uma pressão maior é necessária para fazer vibrar as células ciliadas, de modo a transformar a energia sonora (forma de energia mecânica) em energia elétrica (impulsos elétricos). A amplificação é da ordem de 22 vezes, sendo produzida:
a) Pelos três ossículos (orelha média), em torno de 30%;
Os ossículos funcionam como uma alavanca mecânica aumentando a pressão, de modo a amplificar a onda mecânica (som) no ouvido médio.
b) Pela diferença entre as áreas das membranas
A diferença entre a área da membrana timpânica e a da membrana da janela oval é responsável por grande parte do aumento de pressão que é exercido sobre o líquido coclear. A área aproximada da membrana timpânica é 0,55 cm2 e da janela oval é 0,032 cm2.
Pelo conceito de pressão, P = (N/m2), pode-se entender que, para uma mesma força a pressão é maior em áreas menores. Como a área da janela oval é menor do que a do tímpano, a pressão nela é bem maior.
Essa ampla diferença de pressão é responsável pelo movimento necessário que o líquido coclear deve ter para vibrar a membrana basiliar e as células sensoriais. Os pêlos dessas células, ao encostar-se à membrana tectórica, geram impulsos elétricos que são transmitidos pelo nervo auditivo ao centro de audição do córtex cerebral. O cérebro só é capaz de interpretar sons pelas variações nos impulsos elétricos que são transmitidos até ele pelo nervo auditivo.
Influência da altitude
Diferenças de pressão são percebidas quando se sobe ou se desce uma serra. É freqüente o questionamento do porquê se sente uma sensação desconfortável no sistema auditivo. Você tem idéia de como isso é provocado? Argumente.
Ao subir uma serra ou montanha, como a pressão atmosférica vai se tornando cada vez menor com a altitude, podem ocorrem algumas sensações dolorosas no sistema auditivo. Uma vez que a pressão da orelha média tende a se manter constante, a diminuição da pressão externa sobre a janela timpânica faz com que esta seja pressionada para fora, o que, conseqüentemente, pode resultar em efeitos indesejáveis ao funcionamento da audição.
A responsável por regular a pressão na orelha média é a tuba auditiva, uma vez que interliga a orelha média com a parte superior da garganta. Essa tuba, mediante aberturas periódicas, faz com que a pressão na orelha média seja igual à pressão atmosférica. Se a tuba efetuar uma abertura muito lenta ou não abrir em situações de súbitas mudanças na pressão exterior (como em variações de altitude), o mecanismo de transmissão das ondas sonoras sofre alterações, dificultando a audição.
No ambiente são emitidos muitos sons, inclusive diferentes uns dos outros. Com estudos sistemáticos busca-se compreender a produção de sons e as diferenças de um som para outro, o que, também, auxiliará a explicar as questões anteriormente problematizadas.
No dia-a-dia é possível escutar variedades de sons produzidos por diversas fontes. Exemplos marcantes são os instrumentos de som. Além disso, é muito importante rever certos conceitos para ampliar a significação dos mesmos:
A freqüência
A retomada desse conceito se torna necessária uma vez que a diversidade de sons envolvidos na interação das pessoas com o ambiente e sua percepção estão diretamente relacionadas a diferenças na freqüência dos sons.
Atividade: aprendendo com o auxílio do violão a) Vibrar a corda mais grossa e escutar atentamente o som; b) Repetir o procedimento para a corda mais fina. c) Que diferença existe entre uma corda e outra? Pode-se afirmar que houve mudança na freqüência do som? Que um som é mais grave do que o outro? Descreva. d) Após vibrar uma das cordas em toda a sua extensão e escutar atentamente o som, colocar o dedo firmemente sobre a corda de modo que ao tocá-la ela vibre, no máximo em 2/3 (dois terços) de sua extensão. Nesse caso também é possível perceber alguma diferença quanto à freqüência (à altura) do som? Descrever. e) Após vibrar uma das cordas que está bem esticada (tensão normal), afrouxar um pouco a mesma corda e tornar a vibrá-la novamente. É possível perceber alguma diferença na freqüência do som? |
Atividade: aprendendo com o auxílio do violão
a) Vibrar a corda mais grossa e escutar atentamente o som;
b) Repetir o procedimento para a corda mais fina.
c) Que diferença existe entre uma corda e outra?
Pode-se afirmar que houve mudança na freqüência do som? Que um som é mais grave do que o outro? Descreva.
d) Após vibrar uma das cordas em toda a sua extensão e escutar atentamente o som, colocar o dedo firmemente sobre a corda de modo que ao tocá-la ela vibre, no máximo em 2/3 (dois terços) de sua extensão. Nesse caso também é possível perceber alguma diferença quanto à freqüência (à altura) do som? Descrever.
e) Após vibrar uma das cordas que está bem esticada (tensão normal), afrouxar um pouco a mesma corda e tornar a vibrá-la novamente. É possível perceber alguma diferença na freqüência do som?
A partir desse exercício com o violão é possível estabelecer alguma relação entre freqüência e:
a) a massa/espessura das cordas?
b) o comprimento das cordas?
c) a tensão das cordas?
A implicação quanto à altura do som
Você já percebeu que, em geral, há certas diferenças entre a voz da mulher e a voz do homem? Promover uma discussão com alguns colegas e registrar as observações feitas.
As cordas vocais, que na verdade não são cordas mas sim “pregas musculares”, apresentam certas particularidades, o que torna reconhecíveis as diferenças entre as vozes de homens e de mulheres.
Pregas vocais fechadas | Pregas vocais abertas |
A diferença na freqüência de emissão da voz humana é marcante em mulheres e homens. Isso caracteriza a altura do som: agudo e grave. O som agudo é característico na voz das mulheres, pois possuem freqüência fundamental de 250 Hz, e o som grave nos homens, cuja freqüência fundamental é de 125 Hz. A freqüência das notas musicais de um cantor de música clássica, no entanto, pode variar de 100 Hz a 1200 Hz.
A implicação do timbre
Figura:www.cdcc.sc.usp.br/ciencia/artigos/art_25/musica.html
Além das diferenças nas freqüências que caracterizam os sons, o formato da caixa e o material que constitui o violão também influenciam o som emitido. É possível reconhecer diferenças no som de um aparelho para outro, mesmo quando tocam a mesma nota (som com a mesma freqüência fundamental). Essas diferenças são associadas ao timbre de um som. O timbre caracteriza o som emitido por uma fonte específica: é uma característica individual do som de cada instrumento. Como a percepção dos sons envolve o cérebro, todos têm memórias auditivas que permitem identificar os variados sons, como de um piano, de um violão e as vozes de pessoas conhecidas, mesmo que as freqüências sejam iguais. |
Figura:www.cdcc.sc.usp.br/ciencia/artigos/art_25/musica.html |
Freqüência e faixas de audição
Nem todos os “sons” emitidos no ambiente são capazes de fazer vibrar as membranas timpânicas e serem ouvidos pelas pessoas. A seguir são relacionados alguns seres vivos, as respectivas faixas de freqüência dos sons audíveis e suas implicações:
a) Em seres humanos
As pessoas são capazes de reconhecer sons cujas freqüências vão de 20 Hz a 20.000 Hz.
b) Em outros animais
A faixa de freqüência pode variar bastante. Veja a tabela de freqüências de sons emitidos por alguns animais.
Nome |
Faixa de Freqüência |
Imagem |
|
Macaco |
100 Hz a 30 KHz |
|
Elefante |
20 Hz a 10 KHz |
|
|
Baleia |
40 Hz a 80 KHz |
|
Gato |
30 Hz a 45 KHz |
|
|
Aranha |
20 Hz a 45 KHz |
|
Cachorro |
20 Hz a 30 KHz |
|
Morcego |
20 Hz a 160 KHz |
c) Em aparatos tecnológicos de ultra-sons (cujas freqüências são maiores que 20 KHz)
c.1- Sonar em navios
Recurso utilizado em navios para detectar a proximidade de obstáculos;
c.2- Ultra-sonografia
Utilizada em aparelhos para observações, como o sexo de um bebê, não possíveis diretamente pelos sentidos (pela visão);
c.3- Apitos para cães
Como os cães são capazes de escutar sons com freqüências acima de 20 KHz (limite máximo para a freqüência na audição humana), em certas ocasiões têm sido utilizados apitos com freqüências superiores a essa, que são audíveis aos cães mas não aos humanos.
d) Em fenômenos de infra-sons (cujas freqüências são menores que 20 Hz)
Movimentos vibratórios ou oscilatórios de baixa freqüência, não audíveis para os humanos, podem ser identificados no balançar de folhas das árvores e em outros fenômenos.
intensidade do som e poluição sonora
A intensidade do som está diretamente relacionada à energia da onda sonora. Isso significa que os sons produzidos por diversas fontes podem ter amplitudes variadas e “carregam” quantidades diferentes de energia. Para medir a intensidade do som é utilizada a unidade de medida denominada Bel, em homenagem ao cientista inglês Graham Bell, por suas notórias contribuições à questão do som.
Como o intervalo de intensidades sonoras possíveis de serem detectadas na audição humana é muito grande (vai desde 10-12 W/m2 até 1 W/m2) convencionou-se utilizar o submúltiplo dB (decibel), que é a décima parte do bel (10 dB = 1bel).
O som mais intenso que uma pessoa pode ouvir sem sentir dor corresponde ao valor de 120 dB. Sons muito intensos (acima dos 80 dB) prejudicam a saúde de quem se expuser constantemente a eles, particularmente os acima de 140 dB, podendo causar danos físicos irreparáveis.
Tipo de som |
Intensidade |
Respiração normal |
10 dB |
Rua tranqüila à noite |
40 dB |
Conversa entre duas pessoas |
60 dB |
Aspirador de pó |
80 dB |
Perfuratriz (furadeira) |
100 dB |
Buzina de automóvel |
110 dB |
Limiar para a dor |
130 dB |
Avião a jato na decolagem |
140 dB |
Veja na tabela a intensidade aproximada de sons emitidos no ambiente. Os sons muito intensos, além de desagradáveis à audição, são prejudiciais, ainda mais se a exposição for por tempos prolongados e diariamente. Isso pode acelerar a destruição das células ciliadas, responsáveis pela transdução da energia sonora em elétrica, e comprometer a audição. É sempre bom reforçar que estas células não se regeneram e sua redução drástica causa surdez.
Atividade complementar
a) Realizar entrevistas com funcionários de indústrias ou de estabelecimentos comerciais, questionando-os quanto à realização (ou não) de algum tipo de exame auditivo, se usam alguma proteção auditiva, se algum deles apresenta alguma dificuldade na audição ...
b) A partir de reportagens (de preferência de um jornal) sobre problemas causados pelo som à audição humana, discutir questões relacionadas à proteção auditiva;
c) Discutir com os colegas o nível sonoro em outros ambientes que costumam freqüentar, em que é usual exceder o nível de intensidade sonora prejudicial à saúde.
A preocupação com excessos de ruídos vem sendo tratada com mais seriedade nos últimos tempos. Um exemplo disso é a criação do Programa Silêncio, cujo controle compete ao Ibama, e que tem por objetivos “incentivar a fabricação e uso de máquinas, motores, equipamentos e dispositivos que emitem menor intensidade de ruído quando de sua utilização na indústria, veículos em geral, construção civil, utilidades domésticas, etc.”.
A Resolução Conama 20/94 instituiu a obrigatoriedade do uso do Selo Ruído em eletrodomésticos, nacionais e importados, que produzem ruído durante o seu funcionamento.
O Selo Ruído objetiva dar ao consumidor informações sobre o ruído emitido por eletrodomésticos, possibilitando ao mesmo fazer a escolha do produto mais silencioso, bem como incentivar a fabricação de produtos com menor nível de ruído.
De acordo com esse Programa, são considerados efeitos negativos da poluição sonora:
· distúrbios do sono · aumento do batimento cardíaco · falta de concentração
· perda da capacidade auditiva · surdez · dores de cabeça
· alergias · distúrbios digestivos · estresse
Atividade: ouvindo sons de baixa intensidade Historicamente, para ampliar sua interação com o ambiente, o ser humano tem recorrido a ferramentas (como os aparatos técnicos e tecnológicos). Quanto à audição, para escutar sons de baixa intensidade, sugere-se as atividades que seguem: |
I. Estetoscópio e sons no ambiente
- Encaixar um funil de plástico numa das extremidades de uma mangueira plástica de 2m de comprimento. Feito isso, realizar as atividades que seguem:
a) Colocar o funil sobre o peito de um colega e a outra extremidade da mangueira na entrada do canal auditivo. Você consegue ouvir as batidas do coração?
b) Colocar a extremidade livre da mangueira na entrada da sua orelha e direcionar o funil para diferentes posições dentro da sala de aula e do meio exterior.
- O que você observa de diferente ao utilizar esse conjunto funil-mangueira na audição?
II. Cones e ondas sonoras
Material: uma folha de papel grande, fita adesiva, um funil de plástico ou de metal.
Procedimento:
a) Enrolar uma folha de papel de modo a formar um cone e colocar fita adesiva em suas extremidades;
b) Falar com um colega que se encontra no outro extremo da sala. Depois falar novamente utilizando o cone como megafone; como fica sua voz?
c) Escutar um som baixo, como o de um relógio. Depois, usar o cone como funil, colocando-o perto do ouvido, mas não dentro, e escutar novamente. Ouvir, também, sons vindos de pessoas da sala. Como fica o som?
Dizer que o som é gerado quando um objeto material é posto a vibrar é suficiente para que esse fenômeno possa ser compreendido?
Faz sentido falar que um objeto deve vibrar ou oscilar para produzir som desde que o aluno esteja envolvido numa discussão/problematização em que for explanado claramente:
- sobre a existência de outros materiais nesse mesmo ambiente, como o ar atmosférico;
- que a vibração ou a oscilação de um material interfere no ar atmosférico, criando nele diferenças de pressão;
- que essas diferenças de pressão se propagam pelo ar afastando-se da fonte, reproduzindo as vibrações da fonte e conduzindo-as por todo o entorno.
O ar atmosférico tem papel fundamental na comunicação entre duas ou mais pessoas. Ele é condição necessária para que o som possa se propagar da fonte que o emitiu até as orelhas. As partículas moleculares do ar atmosférico, porém, precisam vibrar na mesma freqüência da fonte para que possam transferir adiante as vibrações, de modo a manter as características do som emitido e propagado.
Uma onda sonora se propaga pelo ar criando regiões de compressão e rarefação. A figura constitui uma representação desse fenômeno.
Quando a onda sonora atinge a membrana timpânica as variações de pressão são exercidas nela, pondo-a a vibrar. Os três ossículos (martelo, bigorna e estribo) ligados a ela passam a vibrar também, transmitindo adiante a energia mecânica até a membrana da cóclea (a janela oval) que, por sua vez, comunica a vibração ao líquido coclear. A energia mecânica que movimenta o líquido coclear, e com ele as células ciliadas, é transformada em energia elétrica, que é conduzida ao cérebro pelo nervo auditivo. Para ampliar a compreensão desse fenômeno é sugerido o desenvolvimento da seguinte atividade experimental:
Atividade: membrana vibrante Material: Tigela redonda, panela metálica, pedaço de plástico, colher de pau, grãos de cereais, como arroz e painço. Procedimento: a) Encobrir a abertura da tigela com o plástico e prendê-lo nas laterais com o elástico. Certificar-se de que o plástico esteja bem esticado; b) Espalhar alguns grãos de arroz ou painço sobre o plástico; c) Aproximar a panela do plástico, sem encostar nele, e bater com a colher de pau na panela. Observar o que acontece com os grãos. Em relação a essa atividade: a) é possível afirmar que o plástico consegue detectar as ondas sonoras? Comente! b) é possível estabelecer relações com o funcionamento do sistema auditivo? |
Atividade complementar: propagação em meios sólidos Para que o som se propague ele necessita de um meio material (gasoso, líquido ou sólido). Veja alguns exemplos de propagação em meios sólidos: |
I. A transmissão do som por um fio curto Material: Garfo, colher e fio de linha; Procedimento: a) Passar o fio no furo da colher; b) Bater com o garfo na colher (ou faca) e ouvir o som; c) Colocar as extremidades do fio nas orelhas (uma em cada) e pedir a um colega para bater a colher (ou faca) contra o garfo. O que acontece? |
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II. A transmissão por um fio longo: o telefone de barbante a) Arranjar dois funis pequenos e um barbante de 30 a 40 metros; b) Passar cada extremidade do barbante em um funil e dar alguns nós no barbante para que fique preso ao funil. c) Segurar os funis, deixando o fio frouxo, falar em um dos funis e pedir para um colega ouvir no outro funil. É possível entender o que está sendo falado? ............. d) Esticar bem o fio, falar com a boca encostada num funil e pedir ao colega escutar no outro funil. É possível ouvir a pessoa que está falando? e) Comparar as duas situações e explique seu entendimento. f) Solicitar para alguém tocar o barbante durante o processo de fala-escuta. O que acontece? |
Velocidade do som
A velocidade com que a onda sonora se propaga varia de um meio para outro, isto é, a velocidade do som depende do meio em que se propaga e da temperatura ambiente. No ar, a 15º C, sua velocidade é de aproximadamente 340 m/s; na água de 1.450 m/s e no ferro de 5.200 m/s.
Meio material |
Velocidade do som (m/s) |
Ar |
340 |
Chumbo |
1230 |
Água |
1450 |
Vidro |
4540 |
Alumínio |
5000 |
Ferro |
5200 |
Na tabela pode-se observar diferenças de velocidade e compreender que, relativamente a outros meios, a velocidade de propagação do som é relativamente baixa no ar.
Além disso, a velocidade do ar é baixa comparada com a das ondas eletromagnéticas (como a luz). A expressiva diferença é percebida em relação às violentas perturbações elétricas na atmosfera (os raios): o som do trovão é percebido sempre após a luz, isto é, o som, por sua velocidade bem menor, demora mais do que a luz do relâmpago até chegar ao observador.
A distância entre o local de produção do raio e o observador interfere no intervalo de tempo que se leva para escutar o ruído do trovão e a luminosidade do relâmpago. Essa diferença é possível uma vez que, para distâncias de alguns quilômetros, a grande velocidade de propagação da luz no ar (c = 3.108 m/s ou 300.000 km/s) possibilita que a luz seja percebida instantaneamente.
A velocidade de propagação do som nesse mesmo meio ocorre com velocidade pequena (de 340 m/s), pois as partículas moleculares vão se chocando com outras que estão à frente para que a onda de pressão possa se propagar longitudinalmente.
Reflexão do som
O som, assim como as demais ondas, sofre reflexão ao atingir determinados objetos (ou obstáculos). A influência da reflexão na audição pode ser reconhecida em vários tipos de ambientes: na acústica de auditórios, na diferença do som em ambientes fechados e abertos, na formação do eco.
Atividade: O eco a) Num ambiente, próximo a um bosque ou uma montanha, ou num ginásio de mais de 17m de comprimento, emitir um som intenso; b) Ficar atento para ver se é possível ouvir a repetição de sua voz e a quantidade de repetições; c) Situar o local onde fez a experiência e medir (ou estimar) a distância que a pessoa que emite o som está do “obstáculo” refletor do som; d) Expressar seu entendimento sobre eco a partir da realização da experiência. |
Filme: Audição a) Exibir um dos filmes (da Coleção Superinteressante e/ou da TV Escola). b) Discutir as principais idéias e conceitos de Biologia, de Física e de Química abordados no filme; c) Individualmente, ou em duplas, elaborar um texto relacionado ao filme. |
Audição: disfunção, lesão e tecnologias
Diversas são as pessoas que possuem dificuldades para interagir com o ambiente por meio do sentido da audição. A dificuldade mais marcante é a surdez, em geral classificada em dois tipos: a surdez de condução e a surdez neural.
A surdez de condução expressa os tipos de surdez que são causados por incapacidade da condução das ondas sonoras desde a membrana timpânica até a cóclea.
A surdez neural define-se pela incapacidade dos sinais atingirem o córtex auditivo. Pode ocorrer por lesão da cóclea ou de qualquer parte do sistema neurogênico. O dano nas células ciliadas da membrana coclear ocorre, principalmente, em pessoas idosas, também podendo ocorrer em todas as faixas etárias, possivelmente devido à alta intensidade dos sons decorrentes do mundo moderno. Quando ocorre dano nas estruturas nervosas é difícil a solução, mas o uso de aparelhos auditivos pode trazer muitos benefícios para o paciente.
Existem vários testes para detectar a surdez, entre eles o diapasão, que só pode ser ouvido por pessoas com audição normal, pois quem tem problemas não consegue ouvi-lo. Também é possível medir o grau de surdez por meio do audiômetro.
Para amenizar problemas auditivos um dos recursos utilizados é o ouvido eletrônico, que consiste num equipamento que substitui a cóclea. Esse equipamento possibilita que os sons sejam captados por um microfone externo e transformados em impulsos elétricos por meio de um processador que os transmite, por um receptor implantado debaixo da pele. Os sinais são enviados à cóclea por um fio e conduzidos ao nervo auditivo. Os usuários não recuperam completamente a audição, mas se tornam capazes de identificar vários sons.
Hoje é possível substituir um osso defeituoso por um natural (de um banco de ossículos) ou artificial (de teflon ou material sintético), por meio do qual é possível resolver problemas auditivos.
É um termo com significado popular que se refere aos distúrbios relacionados ao equilíbrio e à audição. Sendo assim, popularmente e em sentido amplo, labirintite pode significar tontura, vertigem, zumbido, desequilíbrio e várias outras formas de mal-estar. Na verdade o termo correto a ser usado seria labirintopatia, que significa “doença do labirinto”.
A orelha interna humana possui dois componentes distintos: a cóclea, em formato de caracol, responsável pela nossa audição, e o vestíbulo, responsável pelo nosso equilíbrio. Juntos, cóclea e vestíbulo, formam o labirinto. O comprometimento de algum desses componentes vai provocar sintomas popularmente conhecidos como labirintite.
A tontura é sentida porque o cérebro recebe informações erradas a respeito da posição no espaço, informações geradas pelo labirinto doente. Essa sensação de tontura pode dar a falsa idéia de que a pessoa está rodando (vertigem), caindo (desequilíbrio), sendo empurrada (desvio de marcha), flutuando (falta de firmeza nos passos) ou ouvindo ruídos, assobios, chiados (zumbido).
São várias as causas das doenças labirínticas. Algumas vezes as vertigens podem ser os primeiros sinais de alguma doença ou estado orgânico importante. Como o ouvido consome grande quantidade de energia (açúcar e oxigênio), a mínima falta dela já pode ser percebida como tontura. O exemplo desse tipo de tontura é quando a pessoa fica muito tempo sem comer, quando apresenta hipoglicemia. Veja a seguir alguns dos fatores que podem desencadear os sintomas da labirintite:
A otite é uma infecção viral ou bacteriana, total ou parcial, que pode ocorrer na orelha, sendo identificada conforme o local de ocorrência: externa, no canal auditivo externo; média, na orelha média (exemplo clássico é a otite média aguda) e a interna, na orelha interna. A otite média, produzida por vírus ou bactérias, freqüente em crianças entre 3 meses e 3 anos, é resultante de complicações de um resfriado. Esse processo deve ser observado com atenção, pois ocorre a secreção de um líquido, de odor desagradável, que provoca dor e coceira e, inclusive, pode produzir lesões irreversíveis no tímpano.
A audição pode diminuir quando o canal fica obstruído pelo líquido produzido. A dor é freqüente quando é movimentada a orelha externa e quando se exerce pressão na região externa do canal auditivo. Outros sintomas que podem ser observados são: pele avermelhada e inflamada.
Audição nos animais
Na natureza os sentidos são indispensáveis à sobrevivência da maioria dos animais, uma vez que são essenciais na busca de alimentos, na localização dos parceiros para a reprodução, na territorialidade, entre outros.
Quanto ao sentido da audição, há certos animais, como os cães, que percebem alguns tipos de sons que o homem não consegue ouvir, uma vez que as terminações do nervo auditivo humano não são estimuladas. Cães treinados podem ouvir apitos que são silenciosos para o homem, pois fazem o ar vibrar com freqüência muito alta. Esses apitos são usados para adestramento, principalmente nos Estados Unidos e na Alemanha.
Quanto mais espirais existem no caracol (orelha interna), tanto mais agudos são os sons perceptíveis. A orelha interna do cão tem um número bem maior de espirais do que a do homem, o que lhe permite ouvir sons cujas vibrações chegam até 100 kHz (100.000 hertz), enquanto que o ser humano registra ruídos de, no máximo, 20 kHz (20.000 hertz). Além de a orelha interna do cão ser muito desenvolvida, a sua capacidade de mover as orelhas externas em todas as direções permite captar mais intensamente a onda mecânica (sonora), dispondo de mais energia para ser transformada em eletricidade e daí processada pelo cérebro.
As duas orelhas dos mamíferos estão localizadas uma de cada lado da cabeça e assim, o som não chega com a mesma intensidade a ambas, o que lhes permite diferenciar de que lado ele provém.
Os órgãos de audição no gato são essencialmente semelhantes aos do ser humano quanto à localização e função. As ondas sonoras coletadas pelas orelhas externas móveis passam para dentro do canal auditivo externo que as leva ao tímpano, ou membrana timpânica. A orelha média de um mamífero apresenta três ossículos (martelo, bigorna e estribo) que transferem as vibrações à orelha interna, diferentemente das aves, répteis e anfíbios, que têm um único osso (columela), e à cóclea, enrolada em espiral.
O morcego enxerga pouco, mas ouve muito bem. Graças a sua ótima audição, esse animal pode voar no escuro sem se chocar com os objetos. Ele emite continuamente sons muito agudos. Ao se chocarem com os objetos, as ondas sonoras produzem um eco que é captado pela orelha do morcego. Desta forma, o animal percebe a que distância se encontra dos objetos e pode desviar-se deles, mesmo no escuro. É por isso que se diz que o morcego possui radar.
As orelhas externas são estruturas que não estão presentes em todos os animais, por exemplo, nos anfíbios, que apresentam somente membrana timpânica externamente. Alguns animais possuem orelhas externas mais eficientes que as do homem. No caso dos coelhos, dos cavalos e dos cães, a mobilidade das mesmas permite saber, com mais precisão, de onde vem o som.
Nem sempre o tamanho de um órgão tem relação com sua eficiência. Um elefante, apesar de ter orelhas enormes, não ouve sons estridentes, que são facilmente percebidos por uma pequena mariposa.
Nos golfinhos, mesmo as aberturas das orelhas sendo pequenas, sem pavilhão auditivo, estas estão preparadas para ouvir sons agudos, como os emitidos pelo sonar dos navios, que não são percebidos nem pelos cães.
As aves não possuem pavilhão auditivo, como os mamíferos. Atrás dos olhos há um orifício (coberto de penas) que se comunica com a orelha interna. A disposição das penas torna os discos faciais verdadeiras conchas acústicas. O som encontra-se com elas e é enviado para as aberturas das orelhas que funcionam como uma “espécie de microfone”.
Curiosamente, em algumas espécies de corujas o conduto auditivo esquerdo está voltado para baixo e o direito para cima, numa assimetria que favorece a percepção de ruídos, pois há uma pequena diferença nos sons que as orelhas, dessa forma, conseguem captar. Eles são analisados independentemente pelo cérebro e, desta maneira, a ave consegue saber a posição correta de quem os emitiu.
Aparatos tecnológicos: ampliando compreensões sobre audição
A compreensão do funcionamento do sistema auditivo pode ser ampliada a partir do estudo sobre o funcionamento de alguns aparatos tecnológicos.
Identificar e observar atentamente os componentes de um alto-falante. Com base neles explicar seu funcionamento. |
Assuntos para pesquisa
Escolha um dos assuntos que seguem e pesquise sobre o mesmo: 1. Audição nos peixes, nas aves, nos mamíferos...; 2. Poluição sonora; 3. Vocalização e fonação; 4. Como é produzida a voz; 5. Ouvido eletrônico; 6. Pessoas surdas e aprendizagem (ou não) da fala; 7. Relação entre a audição e a fala; 8. Cuidados pessoais com as cordas vocais e o aparelho auditivo; 9. O tom fundamental emitido pelo maestro de uma orquestra e escala musical. |
Atividade complementar 3: sons em vários meios |
I. Por um trilho de trem e pelo ar Duas pessoas se colocam em pontos afastados, ao lado de um trilho de estrada de ferro. Quando uma delas golpeia o trilho com o martelo, a outra, tendo uma orelha encostada no trilho, escutará dois sons sucessivos. Um desses sons corresponde à onda sonora que se propagou pelo trilho, e o outro, à onda que se propagou pelo ar. |
Atividade complementar 4: exercícios |
1. Os ossículos, situados na orelha média, têm importantes funções quanto à capacidade auditiva. Aponte-as e comente.
2. A diferença de área entre a membrana timpânica e a janela oval interfere na capacidade auditiva? Argumente.
3. Comente (apontando razões) sobre os cuidados que se deve tomar em relação aos sons muito intensos (acima de 80 dB), de grande amplitude de onda.
4. O aparelho auditivo humano é capaz de ouvir sons entre 20 Hz e 20.000 Hz, aproximadamente. A velocidade do som no ar é de cerca de 340 m/s. O som mais grave que o ser humano é capaz de ouvir tem comprimento de onda de:
a. 1,7 cm b. 17 m c. 58,8 mm d. 6.800 m e. 6.800 km.
5. O menor intervalo de tempo entre dois sons percebidos pela audição humana é de 0,10 s. Considere uma pessoa defronte uma parede num local onde a velocidade do som é de 340 m/s.