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MINISTÉRIO da DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO D E C Ex - DEPA COLÉGIO MILITAR de FORTALEZA.

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2 MINISTÉRIO da DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO D E C Ex - DEPA COLÉGIO MILITAR de FORTALEZA

3 Objetivos: a. Definir ondas sonoras. b. Conceituar reflexão sonora. c. Relacionar reflexão sonora com o eco. d. Caracterizar a propagação do som em meios materiais diferentes.

4 1. Introdução: O que é som? O som é o conjunto das ondas mecânicas que podem impressionar nosso sistema auditivo. A ondulatória é a parte da física que estuda os fenômenos que se apresentam em formas de ondas.

5 Som O movimento das moléculas muda a densidade do meio, diferenças de densidade diferenças de pressão movimento das moléculas.

6 Existem várias maneiras de se estudar cientificamente o fenômeno sonoro. A acústica física estuda a parte material do fenômeno sonoro, enquanto a psico- acústica trata da percepção do fenômeno sonoro pelos sentidos. Estas duas disciplinas estão interligadas, mas cada uma enfoca um aspecto específico do fenômeno e são as mais relevantes para o estudo que iremos desenvolver.

7 Intimamente ligada, e subordinada, a elas, há também uma parte do estudo da fisiologia que trata das estruturas dos aparelhos fonador e auditivo dos seres vivos. O que chamamos de acústica musical relaciona os dados dessas disciplinas com a atividade artística.

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9 Existem dois tipos básicos de ondas: ondas mecânicas, que atuam no nível das moléculas, cujo fenômeno perceptivo associado é o som; e ondas eletromagnéticas, causadas pelo movimento de partículas subatômicas, cujos fenômenos perceptivos associados são, principalmente, a luz e as cores.

10 O som é uma qualidade perceptiva que é resultado da percepção de distúrbios das moléculas de um meio em um certo espaço de tempo. Esses distúrbios, por sua vez, apresentam-se em forma de ondas em sua propagação pelo meio.

11 Para o fenômeno sonoro ocorrer há a necessidade de três elementos relacionados em um sistema: EMISSOR - MEIO - RECEPTOR

12 EMISSOR - MEIO – RECEPTOR O emissor tem a função de produzir um distúrbio no meio, que será percebido pelo receptor. É importante notar que o meio tem influência na qualidade do distúrbio, pois afeta a maneira como este se propaga.

13 Estes distúrbios de natureza mecânicas são pequenas e rápidas variações de pressão do meio, causadas pelo movimento das moléculas, caracterizados por compressões e rarefações (descom- pressões, expansões). Esse movimento é sempre relacionado com uma onda de pressão que se propaga pelo meio.

14 Todas as ondas possuem algumas grandezas físicas, que são: -Comprimento de Onda (λ): é o tamanho de uma onda, que pode ser medida em três pontos diferentes: de crista a crista, do início ao final de um período ou de vale a vale. Crista é a parte alta da onda e vale a parte baixa. É representado no SI pela letra grega lambda (λ). -Amplitude: é a altura da onda, é a distância entre o eixo da onda até a crista. Quanto maior for a amplitude, maior será a quantidade de energia transportada.

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16 - Frequência(f): é o número de oscilações da onda, por certo período de tempo. A unidade de frequência do Sistema Internacional (SI), é o hertz (Hz), que equivale a 1 segundo, e é representada pela letra f. Então, quando dizemos que uma onda vibra a 60Hz, significa que ela oscila 60 vezes por segundo. A frequência de uma onda só muda quando houver alterações na fonte. - Período: é o tempo necessário para a fonte produzir uma onda completa. No SI, é representado pela letra T, e é medido em segundos.É possível criar uma equação relacionando a frequência e o período de uma onda: ou T = 1/f

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18 O eco Como é uma onda, o som está sujeito aos fenômenos ondulatórios como a refração e reflexão. A reflexão sonora é percebida através de um fenômeno muito curioso co-nhecido como eco. Para entendê-lo, imagine uma pessoa em um salão amplo que bate palmas uma única vez. Dependendo do tamanho do salão, depois de um curto intervalo de tempo, essa pessoa será capaz de ouvir esse som de palmas novamente.

19 Isso ocorre porque o som, ao se propagar, acaba encontrando um obstáculo. Ao incidir nesse obstáculo, o som sofre uma reflexão e volta para a fonte, que nesse caso é a pessoa que bateu palmas. É verdade que na maioria das vezes o eco não é percebido. Isso acontece por um motivo curioso. Para que o ouvido perceba os dois sons (o incidente e o refletido) de maneira distinta, é necessário que eles estejam separados por um intervalo de tempo de pelo menos um décimo de segundo.

20 Por isso que foi mencionado que a sala deveria ser ampla. Com esse intervalo de tempo e conside- rando que o som se propaga com velocida- de de 340 m/s, a distância mínima existente na sala para se perceber o eco deverá ser de 17 m.

21 Observe o quadro abaixo:

22 No cálculo anterior utilizamos a famosa equação de velocidade media. Consideramos que, nesse caso, o som se propagou com velocidade constante. Definimos o deslocamento como 2.d, pois estamos considerando a distância de ida mais a distância de volta percorrida pela onda sonora.

23 O eco é de fundamental importância para os morcegos. Como são criaturas com grau de visibilidade extremamente limitada, eles conseguem perceber os obstáculos à sua frente através da emissão de ultra-sons. Essas ondas, ao baterem nos obstáculos, voltam. Pelo intervalo de tempo entre o som emitido e o refletido, os morcegos conseguem perceber a que distância se encontram dos obstáculos.

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25 RADAR

26 O eco é de fundamental importância também para os golfinhos. Os golfinhos utilizam o princípio do eco na água para capturarem seu alimento.

27 SONAR

28 Some of the ultrasound is reflected from each interface and the return time of an echo depends on the depth of the interface. L = vt Algumas ondas do ultra-som são refletidas em cada camada do corpo e o tempo de retorno de eco depende da profundidade da camada.

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30 A refração do som obedece às leis da refração ondulatória, fenômeno que caracteriza o desvio sofrido pela frente de onda, que geralmente ocorre, quando ela passa de um campo ondulatório (por exemplo, ar) a outro de elasticidade (ou compressibilidade, para as ondas longitudinais) diferente (por exemplo, água).

31 Convém frisar que ao passar de um campo (meio) para outro (do ar para a água, no exemplo), a característica do som que se mantém é a sua altura (freqüência); assim, tanto o comprimento de onda (λ) como sua velocidade de propagação (V) são diferentes em cada campo ondulatório. f = V 1 /λ 1 = V 2 /λ 2 = V 3 /λ 3...

32 As ondas sonoras se propagam no ar e em outros meios materiais. Elas não se propagam no vácuo, já que se transmitem através de vibrações moleculares e as moléculas precisam estar próximas, o que no vácuo não acontece.

33 O som se propaga mais rápido em sólidos que em líquidos e nestes últimos, mais rápido que nos gases, novamente porque as moléculas nos sólidos estão mais juntas que nos líquidos e daí em diante. Em líquidos e em gases a velocidade do som também pode variar com a temperatura, outro fator que interfere na separação e agitação dos átomos. O som, nestes meios, diminui de velocidade com o aumento da temperatura. O som é tridimensional, podendo se propagar pelas três dimensões conhecidas.

34 Assunto da Próxima Aula e Exercícios. Assunto: UD V. ACÚSTICA. 1.PROPRIEDADES FISIOLÓGICAS DO SOM. a. Conceituar altura do som(grave e agudo). b. Conceituar intensidade do som(forte e fraco). c. Conceituar timbre do som. Exercícios: em sala.

35 ESTUDE


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