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PROPAGAÇÃO DE ONDAS José Flávio Feiteira Universidade Federal Fluminense Polo Universitário de Volta Redonda - PUVR Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica.

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1 PROPAGAÇÃO DE ONDAS José Flávio Feiteira Universidade Federal Fluminense Polo Universitário de Volta Redonda - PUVR Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica de Volta Redonda - EEIMVR Departamento de Engenharia Mecânica - VEM

2 PROPAGAÇÃO DE ONDAS MECÂNICAS ELETROMAGNÉTICAS ELETROMAGNÉTICAS

3 PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS

4

5 Fonte / meio / receptor Freqüência

6 Propriedades Físicas do Som - Freqüência Faixa ou banda audível Hz Infra-sons Ultra-sons SOM

7 Propriedades Físicas do Som - Freqüência Faixa ou banda audível Hz 20 20k Sons graves 5004k Médios Agudos

8 Propriedades Físicas do Som - Freqüência AnimalLimite inferior Limite superior Gatos10 Hz60 kHz Cães15 Hz50 kHz Morcegos10 kHz120 kHz Golfinhos10 kHz240 kHz

9 Atenuação no ar Função de f

10 Atenuação na água

11 PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS

12 PROPAGAÇÃO DE ONDAS DIRETIVIDADE DA FONTE DIRETIVIDADE DA FONTE

13 Diretividade

14 PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS

15 ONDAS LONGITUDINAIS

16 Movimento Ondulatório Propagação Longitudinal:

17 PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS

18

19 ONDAS TRANSVERSAIS

20 PROPAGAÇÃO DE ONDAS

21

22

23

24

25

26

27 PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS

28 Vórtices

29 Perigo §Uma ponte nos Estados Unidos desabou quando entrou em ressonância pelo efeito do vento. A ponte sobre o Estreito de Tacoma, logo após ser liberada ao tráfego, começou a balançar sempre que o vento soprava um pouco mais forte. No dia 7 de Novembro de 1940 aconteceu a ressonância.

30 Efeito DOPPLER \Applets\ph11br\dopplereff_br.htm

31 PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS

32 Propagação de Ondas Resolvendo problemas no mar (profundidade)

33 Propagação de Ondas Resolvendo problemas no mar (pesca, tipo de fundo, há submarino? há petróleo ?)

34 Propagação de Ondas Resolvendo problemas mecânicos: (qual o defeito ?) O sensor gera um sinal proporcional à aceleração vibratória a(t)

35 Propagação de Ondas Resolvendo problemas em medicina (há bebê ?, há cálculos ?)

36 Equação da Onda

37 TONS PUROS via MatLab

38 Jean Baptiste Fourier (1768 – 1830) Física Acústica

39 Propriedades Físicas do Som - Timbre e espectro Tom puro (senoide) F1F1 Amplitude Freqüência Onda quadrada F1F1 Amplitude Freqüência F2F2 F3F3 F4F4 F5F5 Física Acústica

40 Propriedades Físicas do Som - Timbre e espectro Onda complexa F1F1 Amplitude Freqüência Física Acústica

41 Propriedades Físicas do Som - Densidade Espectral A Densidade espectral apresenta a energia do fenômeno vibratório em função da freqüência. O gráfico de densidade espectral mostra a energia da onda sonora para cada freqüência discreta ou banda de freqüência. Física Acústica

42 Propriedades Físicas do Som - Densidade Espectral freqüência Energia/freqüência Física Acústica

43 Analisador de espectro sonoro: LAV

44 Propriedades Físicas do Som - Ruído A definição de ruído é um tanto ambígua. De um modo geral pode ser definida como um som indesejável. Assim vamos apresentar duas definições para o ruído : Definição Subjetiva : Ruído é toda sensação auditiva desagradável ou insalubre. Definição Física : Ruído é todo fenômeno acústico não periódico, sem componentes harmônicos definidos. Física Acústica

45 Propriedades Físicas do Som - Ruído Amplitude freqüência Amplitude Física Acústica Fim.

46 2.1 Transformada de Fourier (Continuação)

47 2.2 Transformada de Fourier §Exemplos de Utilidades l Análise de ruídos (Sons) l Tratamento de imagens (Satélite) l Estatística (Produção Industrial) l Flutuações nos preços (Bolsa de Valores)

48 2.3 Transformada de Fourier §Integral de Fourier §Inversa da Integral de Fourier

49 2.4 Transformada de Fourier §Análise Computacional do Sinal Via FT l Processamento Digital de Sinais (DSP): consiste em trabalhar sinais de forma a alterá-los, codificá-los ou decodificá-los l Conversor Analógico-Digital (ADC): responsável pela conversão do sinal

50 2.5 Transformada de Fourier §Discretização do Sinal (via impulsos unitários)

51 3. Transformada Discreta de Fourier (DFT) §Modificação da Integral de Fourier (substitui integrais por somatórios) §Válido somente para sinais periódicos

52 5.1 Partes Integrantes do Projeto §Interface com usuário l Foram utilizados os recursos gráficos do Matlab

53 Propriedades Físicas do Som - Intensidade Portanto, o número de decibels (dB) nada mais é que aquele expoente da relação das intensidades físicas, multiplicado por 10 Física Acústica

54 LAV Alexander Grahan Bell

55 Propriedades Físicas do Som - Intensidade A intensidade sonora medida em decibels é definida como Nível de Intensidade Sonora (NIS) ou Sound Intesity Level (SIL), em inglês Intensidade Sonora Watts / cm 2 Nível de Intensidade Sonora - NIS - decibels (dB) Física Acústica

56 Propriedades Físicas do Som - Intensidade O decibel não é uma unidade de medida, mas apenas uma escala. O plural de decibel é decibels. O termo "decibeis" é errado, embora tenha se tornado de uso popular Física Acústica

57 Propriedades Físicas do Som - Intensidade Matematicamente podemos escrever : I I REF log 10. =NIS [dB] W/cm W/cm 2 Física Acústica

58 Propriedades Físicas do Som - Intensidade Aparelho de som com 20 Watts, digamos que reproduza 60 dB de nível de intensidade sonora no ambiente. Com 40 W, o mesmo aparelho reproduzirá 63 dB, e com 80 W, 66 dB. Se um avião à jato produz perto de 140 dB de NIS, dois aviões idênticos produzirão 143 dB. Física Acústica

59 Propriedades Físicas do Som - Intensidade Na escala em decibels, o dobro de 70 dB é 73 dB, assim como o dobro de 120 dB é 123 dB. A metade de 90 dB é 87 dB, assim como a metade 150 dB é 147 dB. Se uma máquina produz 60 dB, mil máquinas idênticas produzirão 90 dB. Se um operário trabalha 8 horas/dia num ambiente com 100 dB de ruído, se ele trabalhar apenas 4 horas/dia ele estaria exposto, em média a 97 dB. Física Acústica

60

61 Faixa de Conversação dB(A) Barulho das folhas na brisa Ruído em um estúdio de rádio Quarto de dormir à noite Ruído em uma biblioteca Som em uma sala de estar Escritório Voz humana (normal) Voz humana (alta) Ruído do tráfego urbano Ruído do metrô Oficina Mecânica Serra circular Buzina de automóvel Trovão forte Martelete pneumático Avião a jato na pista Limite do desconforto Limite da dor Limite da percepção 150 Física Acústica

62 Rio de Janeiro 18/07/2007


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