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A acústica da Aviação

Sabe aquele barulho que vale a pena ao ir viajar? O avião está saindo do gate e acionando os motores, começa um som grave e vai ficando cada vez mais agudo. Isso é pura Física!

Vou tentar explicar de uma maneira bem simples: O som e as cores têm frequências. Aqueles raios ultravioletas, infravermelhos são cores que não conseguimos ver. E assim como existe esse espectro de cores também tem a faixa audível para nós.

Faixa audível para humanos ( Fundamentos da Física )

Faixa audível para humanos ( Fundamentos da Física )

Quase todo mundo já ouviu falar em decibéis, isso é o nível sonoro, mede o quão “alto” é um som. Mas fisicamente falando, tem a ver com intensidade do som.

Isso tudo vem desde o conceito de frequência: número de rotações em um determinado tempo. Exemplificando, a hélice inicia o movimento com uma frequência hipotética de 60 rotações por minuto, ou 1 por segundo ( 1 Hertz ). À medida em que vai sendo adicionado o combustível no motor, a hélice vai girando cada vez mais rápido até que chegue a uma rotação constante.

Ou seja, a frequência vai ficando cada vez mais alta, o som cada vez mais agudo.

Daí nós podemos pensar na intensidade desse som. Isso é a potência que ele tem por unidade de área. Aquele aparelho de música que se vê nas propagandas que tem tantos watts de potência. É isso. O watt na física é quantos Joules um corpo libera por segundo. O watt de potência é quantos Joules libera por metro quadrado por segundo. Traduzindo, quanta energia um metro quadrado vai ter em um segundo.

E aí é quando você consegue medir quantos decibéis tem um determinado som. Uma conversa entre pessoas tem aproximadamente 50 db. Já um avião chega a aproximadamente 120 db, mais que o dobro de uma conversa.

Esses protetores auriculares que ajudam a diminuir nível sonoro. ( Um voo a mais )

Esses protetores auriculares que ajudam a diminuir nível sonoro. ( Um voo a mais )

Isso por fins matemáticos é calculado com o envolvimento da intensidade do som que eu quero medir relacionado com uma intensidade padrão, chamada de I0 ( I-zero ).

Então, aquele barulho que a gente ouve na verdade não é especificamente do motor. São as lâminas que estão cortando o ar muito rapidamente.

Isso também é muito notado em helicópteros. O UH-1 Huey tem um som bem característico porque possui rotores muito grandes e quase planos. Não são como os do Blackhawk que têm uma curvatura. Isso faz com o ar seja “ cortado” de maneiras diferentes e que o som proveniente dos rotores reflita no solo e também tenha efeitos diferentes.

UH-1 Huey ( Kowabunga )

UH-1 Huey ( Kowabunga )

UH-60 Blackhawk ( Wikipedia )

UH-60 Blackhawk ( Wikipedia )

 

O que é curioso é que quando você vê um carro de Fórmula 1, ou um avião vindo para pouso o som lá longe é bem agudo e quando ele passa fica um som grave. Mas como pode se a frequência do motor permanece praticamente inalterada?

Aqui tem um som ( TMA Londrina )

Aqui tem um som ( TMA Londrina )

Ali já é outro ( Photobucket )

Ali já é outro ( Photobucket )

A frequência que nós ouvimos como observadores é chamada de frequência de Doppler. Ela leva em conta a velocidade do som ( 340 metros por segundo ), a velocidade da fonte ( que pode ser uma sirene, um avião ) e sua própria velocidade.

Isso acontece porque a fonte está em movimento. Então o som que ela libera em determinado instante se encontra com o que foi liberado antes e, assim, acontece uma superposição de ondas. Como essas ondas estão dispostas da mesma maneira no ar ( em fase ), elas vão aumentar a sua amplitude ( o seu tamanho ) e consequentemente a sua frequência. Dessa maneira, o som realmente muda, se transforma em outro diferente.

Superposição de ondas ( Mundo Educação )

Superposição de ondas ( Mundo Educação )

Imagine: Você está correndo e começa a falar enquanto corre. O som além de ter a própria velocidade também tem a velocidade do seu corpo, quando está sendo liberado. Então, o som que você libera a cada instante se aglutina com outros dos instantes anteriores e isso muda as características do que é como um produto final dos sons.

Dessa forma, a única maneira de anular esse efeito é estar em repouso com relação à fonte. Isso quer dizer que ou você e a fonte estão parados ou estão na mesma velocidade e direção.

Ou seja, se você estiver dentro do avião ou se conseguir correr na mesma velocidade que ele, esse efeito não vai acontecer.

Por fim, recomendo que vejam um vídeo que mostra as frequências audíveis do ser humano aumentando gradativamente. Reparem que parece muito um avião acionando os motores.

Autor: Marcos Cardoso

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Sobre o Autor

Espaço dedicado aos textos dos leitores do AeM que colaboram com artigos de aviação.
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