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Rafaela Chaves Salazar
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1 Universidade Federal Rural do Semi-Árido - UFERSA Ondas Sonoras Subênia Karine de Medeiros Mossoró, Outubro de 2009

2 SOM O som é uma onda mecânica, longitudinal e tridimensional que se propaga em um meio (não se propaga no vácuo). Uma onda sonora está relacionada com a densidade das partículas do meio através do qual o som se propaga.

3 Ondas Sonoras como Flutuações de Pressão

4 y 1 = y(x,t) y 2 = y(x + Δx,t) S Δx x x + Δx Amplitude depressão:

5 A y<0 y>0 y>0: as partículas são deslocadas para a direita. -A y<0: as partículas são deslocadas para a esquerda. Expansão Compressão P máx -P máx

6 Características do Som Os sons caracterizam-se através de 3 parâmetros: INTENSIDADE: Se considerarmos sons da mesma frequência, então vemos que a intensidade de um som está relacionada com a amplitude de vibração da onda sonora. Quanto maior a amplitude, mais intenso é o som.

7 ALTURA: É simplesmente a frequência da onda.

8 TIMBRE: Caracteriza sons mais complexos, constituídos por vários harmônicos. É a característica que nos permite identificar os diferentes instrumentos produtores de sons. Diapasão Flauta Violino Voz (letra a) Clarineta

9 A Frequência do Som Ultra-sons: Sons com frequências muito elevadas, superiores a Hz, que o ouvido humano não consegue ouvir. Sons audíveis: Para os seres humanos - sons de frequência compreendida entre os 20 Hz e os Hz. Infra-sons - sons de frequência de 0 a 20 Hz (não audíveis). Estes sons provocam náuseas e perturbações intestinais.

10 Velocidade do Som As ondas sonoras propagam-se p 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. A20 C, o som propaga-se no ferro sólido a 5100 m/s, na água líquida a 1450 m/s enoar a 343 m/s. v > v > v Sól. Líq. Gas.

11 Velocidade do Som em um fluido: B Módulo de compressão ρ - Densidade d do fluido Velocidade do Som em um sólido: Y Módulo de Young Velocidade do Som em um gás ideal: γ Razão das capacidades caloríficas R Constante do gás T Temperatura M Massa molar

12 Intensidade do Som A intensidade do som é definida como a energia que a onda A intensidade do som é definida como a energia que a onda sonora transporta por unidade de tempo por unidade de área.

13 Intensidade e amplitude de deslocamento: Intensidade e amplitude da pressão:

14 A escala Decibel O intervalo de intensidade a que o ser humano é sensível é muito elevada, por este motivo, se adota uma escala logarítmica para as intensidades do som. Onde β representa o nível de intensidade sonora. I 0 é uma intensidade de referência, perto do limiar de audição humana 1000 Hz.

15 Ondas Estacionárias e Instrumentos t de Sopro Semelhante a reflexão de ondas transversais: Uma onda sonora também sofre reflexão, causa esta que origina as ondas estacionárias.

16 Tubo Aberto λ 2 /2 λ 3 /2 L λ 1 /2 L L λ 3 /2 λ 2 /2 λ 3 /2 L = λ 1 = λ 2 2 L L = λ 2 = λ 2 2 L L = λ 3 = λ 2 2 L 3 3 3

17 Tubo Fechado λ 3 /4 λ 5 /4 λ 5 /4 L λ 1 /4 L λ 3 /4 L λ 5 /4 λ 5 /4 λ 3 /4 λ 5 /4 λ1 λ3 λ5 L = 1 L = 3 L = L 4 L 4 L λ 1 = 1 λ 3 = 3 λ 5 = 5

18 Frequências Naturais e Ressonância Batendo-se numa das hastes do diapasão, as duas vibram com determinada frequência (normalmente, 440Hz). Essa é a freqüência natural (ou própria) do diapasão. diapasão Todos os corpos possuem uma freqüência própria p p q p p (prédio, ponte, copo, etc.).

19 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.

20 Batimentos

21 Efeito Doppler O efeito Doppler, para ondas sonoras, constitui i o fenômeno pelo qual um observador percebe uma frequência 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 frequência por ele percebida é maior que a real (mais aguda); mas, à medida que ela seafasta, a frequência percebida é menor (mais grave).

A frequência percebida pelo observador será maior que a frequência real da fonte.

22 Observador em Repouso e fonte em movimento Fonte aproxima-se do observador O 1 : haverá um encurtamento aparente do comprimento de onda λ 1, em relação ao λ normal. A frequência percebida pelo observador será maior que a frequência real da fonte. Fonte afasta-se do observador O 2, haverá um alongamento aparente do comprimento de onda λ 2, em relação ao λ normal. A frequência percebida pelo observador será menor que a frequência real da fonte. O 2 V O 1 F

A frequência por ele percebida será maior que a normal.

23 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 frequência 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 frequência por ele percebida será menor que a normal. V V F O 1 V=0 0 O 2

24 Efeito Doppler - Conclusão Movimento de aproximação entre fonte e observador: f > RECEBIDA f EMITIDA Movimento de afastamento entre fonte e observador: f < RECEBIDA f EMITIDA Efeito Doppler Geral (v D Velocidade do detetor, v S velocidade da fonte e v velocidade do Som):

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