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 3

Aviões supersônicos: possuem velocidade maior que o som no ar. VELOCIDADE DO SOM A velocidade do som depende das condições do meio em que ele se propaga. Meio Temperatura V (m/s) Ar 293 K 344 Água 273 K 1402 Aço 273 5941 Aviões supersônicos: possuem velocidade maior que o som no ar.

Velocidade do Som Velocidade do Som em um fluido: B – Módulo de compressão - Densidade do fluido Velocidade do Som em um sólido: Y – Módulo de Young Velocidade do Som em um gás ideal: – Razão das capacidades caloríficas R – Constante do gás T – Temperatura M – Massa molar 5

Densidade de algumas substâncias comuns Módulo de compressão de líquidos

Módulo de compressão de sólidos

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 344 m/s.

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. 11

ALTURA DO SOM Infra – Som Som Audível Ultra – Som Alto: AGUDO 20 Hz 20 kHz Altura Alto: AGUDO (Alta frequência) Som Audível Baixo: GRAVE (baixa frequência)

INTENSIDADE SONORA 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.

Potência da fonte (Watts) INTENSIDADE SONORA Potência da fonte (Watts) Área atravessada pelo som (m2) SILENCIO ABSOLUTO POLUIÇÃO SONORA SOM FISIOLÓGICO I (W/m2) 10-12 1 LIMIAR DE AUDIBILIDADE

INTENSIDADE SONORA SOM FORTE SOM FRACO Intensidade Alta Baixa Intensidade Onda Sonora com amplitude Alta Onda Sonora com amplitude baixa

NÍVEL SONORO DEFINIÇÃO MATEMÁTICA: É a intensidade sonora percebida ou detectada pelo sistema auditivo humano. DEFINIÇÃO MATEMÁTICA: SILÊNCIO ABSOLUTO SOM FISIOLÓGICO POLUIÇÃO SONORA 120 decibel Limiar de audibilidade Limiar de dor

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 17

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: Onde n é um número inteiro. 22

Tubos fechados para harmônico n Num tubo FECHADO de comprimento L, observou-se: Onde n é um número ímpar

Alta frequência Baixa frequência O EFEITO DOPPLER O observador “percebe” uma frequência alta quando o trem se aproxima dele. O observador “percebe” uma frequência baixa quando o trem se afasta dele. Alta frequência Baixa frequência

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 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: Dessa forma a frequência percebida por um observador à direita e à esquerda da fonte é: