Ondas Sonoras Profo Josevi Carvalho
INTRODUÇÃO É o ramo da Física que interpreta o comportamento das ondas sonoras audíveis frente aos diversos fenômenos ondulatórios. ONDA SONORA: Onda mecânica, longitudinal e tridimensional.
Ondas Sonoras como Flutuações de Pressão
VELOCIDADE DO SOM A velocidade do som depende das condições do meio em que ele se propaga. Aviões supersônicos: possuem velocidade maior que o som no ar. Meio Temperatura V (m/s) Ar 20º C 340 Água 0º C 1500
Velocidade do Som Velocidade do Som em um fluido: B Módulo de compressão ρ - Densidade 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
Velocidade do Som em alguns materiais A 20 C, o som propaga-se no ferro sólido a 5100 m/s, na água líquida a 1450 m/s e no ar a 343 m/s vsól. > vlíq. > vgas.
Velocidade do Som em alguns materiais A 20 C, o som propaga-se no ferro sólido a 5100 m/s, na água líquida a 1450 m/s e no ar a 343 m/s vsól. > vlíq. > vgas.
FISIOLOGIA DA AUDIÇÃO Ouvido externo: capta o som. Tímpano leva o som para o ouvido médio (martelo, bigorna e estribo) Quando o som chega no ouvido interno ele é amplificado de 30 a 60 vezes pela janela oval no início do labirinto e caracol. No ouvido interno estão as terminações nervosas que se comunicam com o cérebro).
ALTURA DO SOM Qualidade que permite diferenciar som grave e som agudo. A altura de um som depende apenas de sua frequência
A Frequência do Som Ultra-sons: Sons com frequências muito elevadas, superiores a 20000 Hz, que o ouvido humano não consegue ouvir. Sons audíveis: Para os seres humanos - sons de frequência compreendida entre os 20 Hz e os 20 000 Hz. Infra-sons - sons de frequência de 0 a 20 Hz (não audíveis). Estes sons provocam náuseas e perturbações intestinais.
ALTURA DO SOM Infra Som Som Audível 20 Hz Ultra Som 20 khz Altura Alto: AGUDO (Alta frequência) Som Audível Baixo:GRAVE (baixa frequência)
INTERVALO ACÚSTICO O Intervalo entre dois sons é a razão entre as frequências destes sons. f1 I= f2 Se I = 2; dizemos que o intervalo entre os dois sons é uma oitava. Intervalo Acústico Razão de frequência Uníssono 1:1 Oitava 2:1
ESCALAS MUSICAIS Sequência de notas musicais dispostas em ordem crescente de frequências GAMA: Conjunto de notas dentro de 1 oitava. OBSERVAÇÃO IMPORTANTE! Duas Notas musicais iguais possuem mesma frequência, ou seja, mesma altura.
INTENSIDADE SONORA E I= t A DEFINIÇÃO: É a quantidade de energia sonora que atravessa a unidade área de uma superfície disposta perpendicularmente à direção de propagação, na unidade de tempo.
INTENSIDADE SONORA Pot I= A SILENCIO ABSOLUTO Potência da fonte (Watts) Área atravessada pelo som (m2) POLUIÇÃO SONORA SOM FISIOLÓGICO 10-12 LIMIAR DE AUDIBILIDADE 1 I (W/m2)
INTENSIDADE SONORA SOM FORTE Intensidade Alta Onda Sonora com amplitude Alta SOM FRACO Baixa Intensidade Onda Sonora com amplitude baixa
NÍVEL SONORO É a intensidade sonora percebida ou detectada pelo sistema auditivo humano. I β = 10 log Io DEFINIÇÃO MATEMÁTICA: SILÊNCIO ABSOLUTO SOM FISIOLÓGICO 0 Limiar de audibilidade POLUIÇÃO SONORA 120 decibel Limiar de dor
TIMBRE Está relacionado à forma da onda. Permite distinguir dois sons de mesma altura e mesma intensidade, emitidos por fontes distintas.
Nível de Intensidade Sonora (db) 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0- Turbina de avião, caixa da bateria a 10cm Cantor de rock gritando no microfone Chimbal a 15 cm (limiar da dor) Pico de um piano 94 db SPL, teste de sensibilidade de microfones Violão dedilhado a 30cm 74 db SPL, teste de sensibilidade de microfones Bate papo normal Automóvel silencioso Cochicho Nível de ruído em um estúdio de gravação Limiar da audição para jovens 10-12 watt/cm2 19
REFLEXÃO DO SOM Quando as ondas sonoras atingem um obstáculo fixo, como uma parede, elas sofrem reflexão com inversão de fase. Persistência auditiva: tempo que leva para deixarmos de perceber um som (0,1s). Eco: ocorre quando a pessoa percebe o som por ela emitido duas vezes distintas.
FONTES DE ONDAS SONORAS Cordas Sonoras 1º HARMÔNICO Som fundamental 2º HARMÔNICO 3º HARMÔNICO
CORDAS SONORAS
Tubos Sonoros
Tubos abertos para harmônico n Num tubo ABERTO de comprimento L, observou-se: λ 2 l l = n λn = 2 n v n v Como f n = f n = λn 2 l Onde n é um número inteiro.
Tubos fechados para harmônico n Num tubo FECHADO de comprimento L, observou-se: λ l =n 4 4l λn = n v n v Como f n = fn = λn 4 l Onde n é um número ímpar
O EFEITO DOPPLER Alta frequência O observador percebe uma frequência alta quando o trem se aproxima dele. Baixa frequência O observador percebe uma frequência baixa quando o trem se afasta dele.
Observador em movimento e fonte em repouso Considere um observador e uma fonte de ondas sonoras tal como a figura abaixo: As equações a seguir são construídas considerando um referencial orientado do observador para a fonte sonora. Velocidade da fonte: vs Velocidade do ouvinte: vo Velocidade da onda sonora: v Frequência do ouvinte: fo Frequência da fonte: fs v + vo v = λ f fo = λ Ver exemplo 16.15 na página 164;
Fonte e observador em movimento Num período T a fonte desloca uma distância x = vs T, dessa forma, a distância entre cada crista na frente e atrás será: λ frente v vs = ; fs fs λatrás v vs = + fs fs Dessa forma a frequência percebida por um observador à direita e à esquerda da fonte é: v + vo fo = λatrás frente v ± vo = v ±v s fs v ± vo f o = v ± vs f s