ACÚSTICA ONDAS SONORAS Patrick de Almeida
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
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
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 0 20 20.000 f (Hz)
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.
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
INTENSIDADE DO SOM Mínima intensidade física ou limiar de audibilidade (I o ): é o menor valor da intensidade física ainda audível, vale: I o 10 12 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
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 10 12 1W W m m 2 2 o Máx 0dB 120dB 60dB é barulhento mais de 80dB já constitui poluição sonora.
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
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.).
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
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).
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
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
EFEITO DOPPLER - CONCLUSÃO Movimento de aproximação entre fonte e observador: frecebida f EMITIDA Movimento de afastamento entre fonte e observador: frecebida f EMITIDA