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Física I (FIS130) (2011) Aula 12 – Ondas e Vibrações Prof. José Garcia Vivas Miranda

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Apresentação em tema: "Física I (FIS130) (2011) Aula 12 – Ondas e Vibrações Prof. José Garcia Vivas Miranda"— Transcrição da apresentação:

1 Física I (FIS130) (2011) Aula 12 – Ondas e Vibrações Prof. José Garcia Vivas Miranda

2 Capítulo 19 – Vibrações e Ondas

3 Capítulo 19-Vibrações e Ondas O que é uma vibração?

4 Capítulo 19-Vibrações e Ondas É tudo aquilo que vai para frente e para traz, ou para um lado e outro, ou para cima e para baixo, ou para dentro e fora, etc... É uma oscilação em função do tempo!

5 Capítulo 19-Vibrações e Ondas O que é uma onda?

6 Capítulo 19-Vibrações e Ondas É uma oscilação em função do tempo e do espaço. A luz e o som, são vibrações que se propagam no espaço através de uma onda.

7 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Qual a diferença entre as ondas de luz e do som?

8 Capítulo 19-Vibrações e Ondas As ondas sonoras precisam de um meio material para se propagar, a luz não!!! Se não há matéria não há som! Há luz apesar da matéria!

9 Capítulo 19-Vibrações e Ondas A luz é uma vibração de campos elétrico e magnético – vibração apenas de energia.

10 Capítulo 19-Vibrações e Ondas A forma mais simples de vibração que podemos estudar é o pêndulo simples.

11 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Período de um pêndulo depende apenas do seu comprimento e de g. Não depende da massa.

12 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Pequenas diferenças no período podem ser usada para detectar flutuações em g, como a causada por alterações na densidade em grandes volumes de massa. Ex.: Petróleo

13 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Relação entre o período e o comprimento de um pêndulo simples para pequenas oscilações é: Onde T=período e L = comprimento

14 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Descrição do MHS CVMOB

15 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Descrição do MHS

16 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Descrição do MHS

17 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Descrição do MHS 1 Hz = uma oscilação por segundo

18 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Qual a freqüência de vibração por segundo e período de uma onda da radio MHz?

19 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Descrição do MHS II Comprimento de onda não é o mesmo que período! Comprimento de onda,, tem unidades de distância. Período, T, tem unidades de tempo.

20 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Em uma onda o que se propaga é a perturbação e não matéria!!

21 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Rapidez de uma onda. Se um trem com vagões de carga passa por você a uma freqüência de 3 vagões por segundo. Qual a velocidade do trem? (Cada vagão tem 10 metros)

22 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Rapidez de uma onda. A rapidez de uma onda é dada pela distância entre cristas dividida pelo tempo:

23 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Equação de onda. Onda senoidal:

24 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Ondas longitudinais – Direção de propagação = direção de oscilação.

25 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Ondas longitudinais – e o interior da Terra Ondas: S = Transversais (apenas em sólidos) P = Longitudinais (Sólidos e fluidos)

26 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Princípio de Superposição ReforçoCancelamento

27 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Efeito Doppler Quando a fonte emissora está em movimento existe uma quebra de simetria.

28 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Efeito Doppler

29 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Efeito Doppler e o Big bang.

30 Capítulo 19-Vibrações e Ondas Ondas de choque

31 Capítulo 20 - SOM O que é SOM?

32 Capítulo 20 - SOM Natureza do SOM no Ar

33 Capítulo 20- SOM Ondas longitudinais

34 Capítulo 20 - SOM Quais meios transmitem SOM?

35 Capítulo 20 - SOM Quais meios transmitem SOM? R.: Qualquer meio elástico! Seja liquido, gasoso, sólido ou plasma. O que é elasticidade? “Tudo que vai e volta”

36 Capítulo 20 - SOM Quais meios NÃO transmitem SOM?

37 Capítulo 20 - SOM Quais meios NÃO transmitem SOM? R.: Qualquer meio INelástico! Seja liquido, gasoso, sólido ou plasma. O que é INelasticidade? “Tudo que vai e NÃO volta” Ex.: Massa de modelar, Massa de vidraceiro.

38 Capítulo 20 - SOM Quais meios NÃO transmitem SOM? R.: Qualquer meio INelástico! Seja liquido, gasoso, sólido ou plasma. O que é INelasticidade? “Tudo que vai e NÃO volta”

39 Capítulo 20 - SOM Isolamento Acústico Câmaras acústicas Absorve a energia sonora.

40 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.

41 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.

42 ALTURA: É simplesmente a frequência da onda. O agudo e o grave estão relacionado com a freqüência.

43 TIMBRE: Caracteriza sons mais complexos, constituídos por vários harmônicos. É a característica que nos permite identificar os diferentes instrumentos produtores de sons.

44 Quando algum objeto vibra de forma completamente desordenada, dizemos que o som produzido por esta vibração é um RUÍDO, como por exemplo o barulho de uma explosão, um trovão e um vulcão em erupção. A diferença entre os sons musicais e o trovão é que nos instrumentos musicais utilizamos apenas algumas dentre as inúmeras freqüências possíveis, que foram estabelecidas por convenção, constituíndo-se nas NOTAS MUSICAIS. Música e Ruído

45 Capítulo 20 - SOM A velocidade do SOM No ar: depende da temperatura e umidade. A cada grau a velocidade aumenta 0.6m/s No Sólido: depende da densidade. velocidade média do som em diversos materiais, em m/s.

46 Capítulo 20 - SOM Reflexão do SOM Eco = Som refletido A fração de energia refletida será maior quão menor forem as irregularidades da superfície. Ângulo de incidência será o mesmo de reflexão

47 Capítulo 20 - SOM A que distância ocorre o eco? Considere a faixa de percepção auditiva entre dois sons de 0.1 segundo.

48 Capítulo 20 - SOM A reverberação do SOM Múltiplas reflexões do som podem se recombinar com novas emissões sonoras. Por outro lado caso seja totalmente absorvido o som será abafado e sem vida.

49 Capítulo 20 - SOM O equilíbrio entre reverberação e absorção é essencial em um projeto acústico.

50 Capítulo 20 - SOM A refração do SOM As ondas sonoras fazem curvas quando partes diferentes da frente de onde se propagam com velocidades diferentes.

51 Capítulo 20 - SOM A refração do SOM

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

53 Capítulo 20 - SOM Intensidade das ondas sonoras As ondas sonoras tem baixa energia. P=potência da fonte emissora A=Área Um pessoa gritando pode chegar a 40W

54 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  representa o nível de intensidade sonora. I 0 é uma intensidade de referência, perto do limiar de audição humana 1000 Hz. O número 10 ajusta o fator para a variação mínima perceptível pelo ouvido humano. A escala Decibel

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

58 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.


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