30 de ago de 2008

A VOZ DO PATO DONALD


O Efeito da Voz do Pato Donald Devido ao Gás Hélio

A voz humana origina-se quando o fluxo de ar atravessa a traquéia e passa por modulações de pressão no momento em que passa entre as cordas vocais que estão em vibração na laringe. O som produzido consiste de uma freqüência fundamental, que determina o tom da voz e os harmônicos (múltiplos inteiros) dessa freqüência. Para homens e mulheres adultos as freqüências médias fundamentais são 130 hertz e 205 hertz, respectivamente. As amplitudes dos harmônicos para sons vocálicos variam aproximadamente com o inverso da potência 1,5 da ordem do harmônico.
O som que existe na boca é resultado da transmissão seletiva da configuração do trato vocal (garganta, boca e cavidades nasais) produzido pela contração da língua e lábios. Para qualquer cavidade, as ondas de som empurradas para trás e para frente interferirão construtivamente para certas freqüências (as freqüências de ressonância) que produzirão um som mais alto. As cavidades no trato vocal possuem tais ressonâncias e o ponto máximo na curva de transmissão do som corresponde às freqüências de ressonância. Esses harmônicos próximos à freqüência de ressonância do trato vocal serão transmitidos com mais força, enquanto que os outros harmônicos serão abafados. O pico inferior na curva de transmissão chama-se fundamental, enquanto as regiões nos outros picos são chamadas de formantes.
A freqüência fundamental de uma cavidade de ressonância é diretamente proporcional à velocidade do som no gás que ocupa a cavidade. Porém, da teoria cinética dos gases, bem como a partir de medições diretas, sabemos que a velocidade do som em um gás ideal (como ar seco) é proporcional à raiz quadrada da razão de T/M, onde T é a temperatura absoluta do gás e M é seu peso molecular. Para uma temperatura e um volume da cavidade fixos, fica claro, portanto, que a velocidade do som será maior para gases com menores pesos moleculares. Por exemplo, a velocidade do som no ar seco (M=29,0) a OºC é 331,3 m/s. Nessa temperatura, no hélio (M=4,0) a velocidade é 891,2 m/s. As freqüências de ressonância do trato vocal e portanto, os formantes, ficam quase 2,7 vezes maiores para o hélio em relação ao ar. Na pressão de uma atmosfera, com hélio puro em nosso trato vocal ao invés de ar, o tom de nossa voz será de duas e meia oitavas mais alto que o normal (como do Pato Donald). Para uma mistura hélio-oxigênio contendo 68% de hélio, o tom aumentará somente uma oitava e meia.
REFERÊNCIAS:
E. G. Richardson, "Aspectos técnicos do som" (Elsevier, Nova York, 1953), Capítulo 10.
F. Reif, "Fundamentos de estatística e termofísica" (McGraw-Hill, New York), Capítulo 5.

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