Introdução ao Estudo do Som

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1 Introdução ao Estudo do Som "The beautiful thing about learning is that no one can take it away from you." B. B. King foto: Roland Godefroy

2 O que é o Som?

3 O que é o Som? Nível físico simples: perturbação mecânica de um meio por um agente. Nível físico prático: propagação de conjuntos de compressões e rarefacções através do ar. Nível de percepção: conjunto de ondas passíveis de ser apreendidas pelo ouvido.

4 ... na Acústica Básica Nível físico simples: perturbação mecânica de um meio por um agente. Nível físico prático: propagação de conjuntos de compressões e rarefacções através do ar. Nível de percepção: conjunto de ondas passíveis de ser apreendidas pelo ouvido.

5 Conceitos necessários da física Massa, tempo e espaço. Energia: capacidade de executar trabalho. medida em Joules (J). Pressão: força aplicada perpendicular a uma área. medida em Pascal (Pa).

6 Mapa de grandezas em física Kg m 3 N (kg m/s 2 ) (N/m 2 ) (J/Kg) (J/Kg) Pa Gy Sv Massa Volume Força Pressão Dose Absorvida Equivalente de dose m Comprimento m 2 Área J Energia, Trabalho (N m) (J/s) (1/s) W Potência Bq Actividade de um radionuclídio s m/s Hz (1/s) H (Wb/A) Tempo Velocidade Frequência Indutância m/s 2 V (W/A) (V s) (Wb/m 2 ) Wb T Aceleração Diferença de Potencial Eléctrico Fluxo de indução magnética Indução Magnética (A s) (C/V) (1/Ω) A C F S Corrente eléctrica Carga Eléctrica Capacitância Condutância (V/A) ºK ºc Ω Temperatura termodinâmica Temperatura Resistência Eléctrica cd lm (cd sr) lx (lm/m 2 ) Intensidade luminosa Fluxo luminoso Iluminância (mol/s) mol kat rad sr Quantidade de substância Actividade Catalitica Ângulo Plano Ângulo sólido

7 Movimento Oscilatório Simples Movimentos periódicos. Periodicidade bem comportada, com um grau de liberdade (por exemplo um pêndulo, uma mola com uma massa). A transmissão mais simples de som no ar é a onda sinusoidal, um movimento oscilatório simples. Em termos de pressão, o ar comprime e descomprime (rarefaz) ciclicamente.

8 Onda sinusoidal Onda: sequência de transferência de energia. Onda sinusoidal: onda que corresponde ao movimento oscilatório simples, com a forma de uma função seno.

9 Onda sinusoidal

10 Ciclo Um movimento completo de compressão e rarefacção. Nunca devemos esquecer que a visualização típica de um ciclo deve ser imaginada a evoluír no tempo compressão linha de pressão atmosférica tempo rarefacção

11 Periodo e frequência Periodo (T): tempo que demora a completar um ciclo. Medido em segundos (s), por vezes apresentado em milisegundos (ms) Frequência (f): número de ciclos completos numa unidade de tempo (segundo). Medido em Hertz (Hz).

12 Periodo e frequência A frequência é o inverso do periodo: f = 1 T ou T=1 f

13 Propagação Revisitada reproduzido com permissão de Mike Williams (mmad.info)

14 Velocidade de Propagação Sabemos pela diferença de tempo entre um relâmpago e um trovão que a propagação sonora é relativamente lenta. Em materiais sólidos a velocidade de propagação depende da elasticidade do material e da densidade. c = E ρ c = velocidade (metros por segundo) ρ = densidade do material ( kg ), E = módulo de Young para o material N m 3 ( ) m 2

15 Velocidade de Propagação Meio vel (m s ρ E Aço x 10 Alumínio x 10 Chumbo x 10 Vidro x 10 Cimento x 10 Agua x 10 Faia (grão) x 10 Faia (contra-grão) x 10 Ar (20º)

16 Velocidade de Propagação - Ar c =20.1 T ar c t ar T = t T = temperatura em graus kelvin, t = temperatura em graus centígrados. Para além da temperatura, o único outro factor influente no que diz respeito a gases é a sua massa. A influência da pressão atmosférica é cancelada no ar.

17 Ondas transversais e longitudinais As ondas sonoras no ar são longitudinais: o movimento oscilatório é paralelo à direcção da onda. As ondas numa corda são transversais: o movimento oscilatório é perpendicular à direcção da onda. Em sistemas mais complexos temos ondas de outros tipos.

18 Velocidade de ondas transversais Nas ondas transversais (as moléculas do meio não são empurradas mas sim sujeitas a um movimento ondulatório) temos outras variáveis. c transversal = T µ µ = massa por unidade de comprimento (kg m 1 ) T = tensão da corda (N)

19 Comprimento de onda Como uma onda periodica é propagada a uma velocidade específica, é possível atribuír um comprimento entre periodos. A este chama-se comprimento de onda, representado por λ. λ = c f