(Cesupa) “Morcego inspira radar para orientar pessoa cega (…) O aparelho emitiria ultra-sons exatamente como os dos morcegos para alertar sobre os obstáculos” (O Liberal, 22/08/99). Suponha que um(a) industrial receba a proposta de fabricar tais aparelhos. Com parcos conhecimentos de acústica, argumenta que esse aparelho seria de difícil aceitação no mercado porque, ao produzir ultra-sons, geraria um incômodo barulho. Qual(is) argumento(s) físico(s) o(a) proponente, seguro da qualidade de seu produto, poderia usar para explicar ao industrial sobre os ultra-sons?
Passo 1
O enunciado fala de um aparelho que emite “ultra-sons” nos moldes do que fazem os morcegos, visando ajudar pessoas cegas a detectar obstáculos. O industrial teme que esses ultra-sons causem um “barulho” incômodo. O conteúdo necessário é acústica básica, em especial o conceito de banda audível pelo ser humano e propriedades de propagação de ondas sonoras.
Passo 2
O que são ultra-sons? Por convenção, chamamos de sons audíveis aqueles cuja frequência
está aproximadamente entre
Qualquer onda sonora com
está fora dessa faixa e, portanto, é chamada de ultrassom. Como está acima do limite superior da audição humana, não é percebida como “barulho”.
Passo 3
Calculemos a ordem de grandeza do comprimento de onda
de um ultrassom típico, digamos
. A velocidade do som no ar vale cerca de
, então
Esse valor pequeno de
garante que o feixe sonoro seja bastante direcional (como um “holofote acústico”), atingindo apenas a região de interesse e minimizando dispersão lateral de energia.
Passo 4
Outro ponto físico é a atenuação em função da frequência: em geral a absorção do ar cresce com
. Assim, ultrasons são rapidamente atenuados a distâncias maiores, de modo que fora da área de uso o nível de pressão sonora cai rápido e não chega a ser percebido mesmo por quem estivesse muito próximo.
Passo 5
Reunindo os argumentos físicos:
- ultrassom (
) é inaudível para humanos, logo não provoca “barulho”; - devido ao pequeno
, o feixe é direcional, concentrado no trajeto desejado; - a absorção no ar aumenta com
, fazendo o sinal decair rápido fora da região alvo.
Resposta
O proponente pode argumentar que, por operar em frequências acima de
, os ultrasons são inaudíveis ao ouvido humano; além disso, seu comprimento de onda reduzido torna o feixe muito direcional e a própria alta atenuação do ar a essas frequências faz o sinal desaparecer rapidamente fora da zona de uso.