ACÚSTICA ONDAS SONORAS. Patrick de Almeida

Transcrição

1 ACÚSTICA ONDAS SONORAS Patrick de Almeida

2 ACÚSTICA Acústica é o estudo das ondas sonoras; Ondas sonoras são mecânicas, longitudinais e tridimensionais; Ondas sonoras não se propagam no vácuo; Vibração V Orelha Tímpano Nervo Fonte oscilando com freqüência f Compressão Rarefação Cérebro

3 ACÚSTICA A VELOCIDADE DO SOM As ondas sonoras propagam-se em meios sólidos, líquidos e gasosos, com velocidades que dependem das diferentes características dos materiais. De um modo geral, as velocidades maiores ocorrem nos sólidos e as menores, nos gases. A 20 C, o som propaga-se no ferro sólido a 5100m/s, na água líquida a 1450m/s e no ar a 343m/s. V V V Sól. Líq. Gas. Densidade velocidade

4 ACÚSTICA A FREQÜÊNCIA DO SOM Infra-som: sons com freqüências abaixo de 20Hz. Não perceptível ao ser humano; Ultra-som: sons com freqüências acima de 20000Hz. Não perceptível ao ser humano; Som audível: sons com freqüências perceptíveis ao ser humano (20Hz a 20000Hz) Infra-som Som audível Ultra-som f (Hz)

5 ACÚSTICA A ALTURA DO SOM qualidade que permite diferenciar um som de alta freqüência (agudo) de um som de baixa freqüência (grave). A altura do som depende apenas da freqüência. Som alto - Freqüência maior - som agudo Som baixo - Freqüência menor - som grave As notas musicais possuem alturas sonoras diferentes, isto é, cada nota possui uma freqüência característica.

6 ACÚSTICA A INTENSIDADE DO SOM qualidade que permite diferenciar um som forte de um som fraco. A intensidade do som está relacionada com energia que a onda transfere e com a amplitude da onda. Um som de maior volume Uma onda sonora de maior amplitude. Maior transporte de energia pela onda Som de maior intensidade

7 INTENSIDADE DO SOM Mínima intensidade física ou limiar de audibilidade (I o ): é o menor valor da intensidade física ainda audível, vale: I o W m 2 Máxima intensidade física ou limiar de dor (I máx ): é o maior valor da intensidade física suportável pelo ouvido, vale: I máx 1 W m 2

8 INTENSIDADE DO SOM Intensidade auditiva ou nível sonoro ( ): 10 log I I o A unidade de nível sonoro, para a equação dada, é o decibel (db). Um ambiente com: 40dB é calmo; I I o Máx W W m m 2 2 o Máx 0dB 120dB 60dB é barulhento mais de 80dB já constitui poluição sonora.

9 ACÚSTICA O TIMBRE DO SOM Qualidade que permite diferenciar duas ondas sonoras de mesma altura e mesma intensidade, emitidos por fontes distintas. O timbre está relacionado à forma da onda emitida pelo instrumento. Diapasão Flauta Violino Voz (letra a) Clarineta

10 FREQÜÊNCIAS NATURAIS E RESSONÂNCIA Batendo-se numa das hastes do diapasão, as duas vibram com determinada freqüência (normalmente, 440Hz). Essa é a freqüência natural (ou própria) do diapasão. diapasão Todos os corpos possuem uma freqüência própria (prédio, ponte, copo, etc.).

11 EXEMPLO DE RESSONÂNCIA A ponte de Tacoma Narrows entrou em ressonância, provocada pela vibração dos cabos metálicos existentes em sua estrutura. Suas amplitudes de oscilação aumentaram a ponto de provocar sua ruína

12 EFEITO DOPPLER O efeito Doppler, para ondas sonoras, constitui o fenômeno pelo qual um observador percebe uma freqüência diferente daquela emitida por uma fonte, devido ao movimento relativo entre eles (observador e fonte). É o que acontece quando uma ambulância, com sua sirene ligada, passa por um observador (parado ou não). Enquanto a ambulância se aproxima, a freqüência por ele percebida é maior que a real (mais aguda); mas, à medida que ela se afasta, a freqüência percebida é menor (mais grave).

13 OBSERVADOR EM REPOUSO E FONTE EM MOVIMENTO Fonte aproxima-se do observador O 1 : haverá um encurtamento aparente do comprimento de onda 1, em relação ao normal. A freqüência percebida pelo observador será maior que a freqüência real da fonte. Fonte afasta-se do observador O 2, haverá um alongamento aparente do comprimento de onda 2, em relação ao normal. A freqüência percebida pelo observador será menor que a freqüência real da fonte. O 2 V O 1 F

14 OBSERVADOR EM REPOUSO E FONTE EM MOVIMENTO Para o observador O 1, que se aproxima de F, haverá um maior número de encontros com as frentes de onda, do que se estivesse parado. A freqüência por ele percebida será maior que a normal. Para o observador O 2, que se afasta de F, haverá um menor número de encontros com as frentes de onda, do que se estivesse parado. A freqüência por ele percebida será menor que a normal. V V F O 1 V=0 O 2

15 EFEITO DOPPLER - CONCLUSÃO Movimento de aproximação entre fonte e observador: frecebida f EMITIDA Movimento de afastamento entre fonte e observador: frecebida f EMITIDA