Nossos ouvidos são estruturas sensíveis que se adaptam perfeitamente aos tipos de vibrações que são mais comuns na natureza e no próprio meio no qual vivemos.
Assim, milhões de anos de evolução determinaram a faixa bem definida de frequências que podemos ouvir e que denominamos "sons".
Uma experiência imaginária nos permite entender melhor o que é o som, e também as vibrações de mesma natureza, que se situam além do alcance de nossos ouvidos, que são os infrassons e os ultrassons, sendo este último o assunto chave desta nossa explicação.
Se prendermos uma barra de metal numa morsa, poderemos fazer com que uma de suas extremidades entre em vibração, conforme mostra a figura 1.
Para nossa experiência não importa exatamente como fazer isso, mas sim as consequências dessa vibração.
As vibrações dessa barra de metal vão comprimir e distender o ar à sua volta de modo regular, criando assim "ondas" onde localizamos maior ou menor densidade de partículas, ou seja, ondas de compressão e descompressão, de acordo com a figura 2.
Estas ondas longitudinais se propagam pelo ar numa velocidade que depende da pressão, da umidade, da temperatura e de alguns outros fatores adicionais.
Para o ar ambiente, em condições normais de temperatura e pressão, ou seja, a 20 graus Celsius no nível do mar, a velocidade de propagação é da ordem de 333 metros por segundo.
No entanto, para maior facilidade de cálculos é comum fazermos a aproximação para 340 metros por segundo.
Encontrando algum tipo de obstáculo, essas vibrações podem forçá-lo a vibrar na mesma frequência, transferindo-lhe assim energia.
Em outras palavras, essas ondas transportam energia que podem entregar a objetos que existam em seu percurso.
Se as vibrações ocorrerem numa "velocidade" relativamente pequena, algumas por segundo apenas, mesmo incidindo na membrana sensível de nossos ouvidos que é o tímpano, elas não conseguirão excitá-lo a ponto de haver a transmissão de um sinal ao nosso cérebro.
Isso significa que elas estão numa frequência abaixo do que podemos ouvir.
Essas vibrações, pela sua frequência, são denominadas infrassons. Sua posição no espectro é mostrada na figura 3.
Conforme vimos, essas vibrações transportam energia e por isso, possuem um certo poder de destruição.
Num terremoto, as vibrações desta faixa de frequência causam grande destruição quando se propagam pela terra podendo assim ser sentidas, mas não ouvidas.
O ponto em que elas começam a ser ouvidas está em torno de 15 hertz. É preciso que a nossa barra de metal imaginária vibre pelo menos 15 vezes por segundo para que as ondas de compressão e descompressão que cheguem aos nossos ouvidos os estimulem.
A sensação transmitida ao cérebro será a de um som contínuo muito grave, um zumbido.
Aumentando gradualmente a frequência das vibrações, ou seja, fazendo com que a barra vibre cada vez mais rapidamente, vamos modificar a altura do som (a altura é a característica relativa à frequência que não deve ser confundida com o volume ou intensidade), tornando o som médio quando chegamos a aproximadamente 500 Hz, e depois agudo quando ultrapassamos os 2 000 Hz, conforme ilustra o diagrama que mostramos.
Aumentando mais e mais as vibrações, entretanto, verificamos que as pessoas, segundo suas idades, características pessoais e até mesmo eventuais doenças, vão deixando de ouvir o som que está sendo emitido.
O limite exato em que deixamos de ouvir as vibrações varia bastante de pessoa para pessoa, mas na média está em torno de 15 000 Hz (15 000 vibrações por segundo).
Teremos então percorrido todo o espectro audível, ou seja, toda a faixa de frequências que corresponde às vibrações que podemos ouvir. No entanto, passando dos 15 000 Hz a barra de metal ainda pode vibrar.
Estas vibrações já não serão mais audíveis, pois estão além de nossa capacidade de percepção.
A barra estará produzindo então ultrassons. Observe a figura 4.
Não existe limite conhecido para até onde a barra de metal poderá vibrar.
Existem dispositivos que podem gerar ultrassons de milhões de hertz, ou seja, muitas oitavas acima do nosso limite auditivo e que, portanto, não têm ouvidos por ninguém.
Mas, o interessante é que no mundo animal existem espécies que podem ter ouvidos capazes de alcançar frequências que o ouvido humano não consegue, conforme mostra a figura 5.
Assim, o que é ultrassom para nós, pode não ser para (humanos) outras espécies animais.
Podemos citar como exemplo os cães que, em alguns casos, podem ouvir vibrações de até 25 000 Hz, alcançando assim frequências que nós não logramos perceber.
Quantas vezes seu cãozinho levantou as orelhas sobressaltado percebendo alguma espécie de som quando você não ouviu absolutamente nada?
Animais como os morcegos e até mesmo os golfinhos, podem usar os ultrassons com finalidades muito mais complexas do que a simples comunicação.
O morcego, por exemplo, possui um sistema de audição tão elaborado que pode captar e interpretar os ecos ou reflexões das vibrações que ele mesmo emite em frequências ultrassônicas.
Em outras palavras, ele possui um verdadeiro sistema de "radar" que, no caso, por operar com sons recebe a denominação de "sonar".
Ele emite um som de frequência muito alta (que não podemos ouvir) que chega aos 40 000 Hz, e se existir algum tipo de obstáculo para sua propagação como, por exemplo, outros animais, insetos ou os galhos de uma árvore, ele recebe o eco e o interpreta, determinando a distância do obstáculo, seu tamanho e posição, evitando-o ou atacando-o.
À medida que as vibrações aumentam de frequência, a distância entre os pontos de maior compressão e menor compressão diminui, ou seja, diminui o comprimento de onda. Isso significa que essas ondas passam a ser sensíveis a obstáculos cada vez menores.
É por este motivo que o sistema de sonar de um morcego não funcionaria se ele usasse baixas frequências.
Na natureza existem muitos animais que emitem e/ou recebem ultrassons, de modo que a possibilidade de "escutarmos" ultrassons abre um campo muito interessante de pesquisa usando recursos eletrônicos.
Existem grilos, pequenos mamíferos e até mesmo peixes que emitem ultrassons da mesma forma que existem diversos fenômenos naturais que são acompanhados da emissão dessas vibrações.
Na verdade, emissões fortes de ultrassons podem "perturbar" certos animais, daí a utilização de aparelhos que emitem tais vibrações em grande intensidade para afastá-los de certos lugares.
Existem "espantalhos eletrônicos" que afastam cães de latas de lixo, ou ratos de depósitos de cereais ou mesmo despensas que nada mais são do que potentes osciladores de ultrassons ligados diretamente a um pequeno alto-falante.
Como os humanos não podem ouvir tais vibrações, eles não nos causam qualquer tipo de inconveniente.
Ver também:
• Som (351)
• Sonar (506)
• Espectro audível (501)
