suas Tecnologias – FÍSICA ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Ciências da Natureza e suas Tecnologias – FÍSICA Ensino Médio, 2ª Série ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER 1

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER ACÚSTICA

O QUE É SOM? São ondas mecânicas que se propagam em meios materiais. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER O QUE É SOM? São ondas mecânicas que se propagam em meios materiais. Imagem: Wilfredor / GNU Free Documentation License.

PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOM FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPLLER PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOM Os principais efeitos com os quais os engenheiros de som e músicos têm que lidar são: Difração Reflexão Interferência Refração Efeitos de transmissão, absorção e dispersão das ondas (1).

Ondas podem ser longitudinais. Portanto, as ondas sonoras são FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Ondas podem ser longitudinais. Portanto, as ondas sonoras são longitudinais. Imagem: Popular Science Monthly Volume 13 / Public Domain

LONGITUDINAL: ONDA SE PROPAGA NA MESMA DIREÇÃO DO PULSO FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER LONGITUDINAL: ONDA SE PROPAGA NA MESMA DIREÇÃO DO PULSO Imagem: August Adolf Eduard Eberhard Kundt / Public Domain

Vsólido > Vlíquido Vgasoso VELOCIDADE DO SOM FÍSICA, FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER VELOCIDADE DO SOM Vsólido Vlíquido Vgasoso >

FREQUÊNCIA AUDÍVEL 340 m/s a 20º 330 m/s a 0ºC VELOCIDADE DO SOM NO AR FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER FREQUÊNCIA AUDÍVEL Audível Infrassom Ultrassom 20 Hz 20.000 Hz VELOCIDADE DO SOM NO AR 340 m/s a 20º 330 m/s a 0ºC

ALTURA: diferencia sons graves (baixo) de sons agudos (alto). FÍSICA, FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER ALTURA: diferencia sons graves (baixo) de sons agudos (alto). Está relacionado à frequência da onda. agudo A grave A Imagem: Pluke / Public Domain

INTENSIDADE (VOLUME): diferencia sons fortes de sons fracos. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER INTENSIDADE (VOLUME): diferencia sons fortes de sons fracos. Está relacionado à amplitude da onda. A A Forte Fraco Imagens: Pluke / Public Domain

Está relacionado à forma da onda. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER TIMBRE: diferencia sons de mesma altura, mesma intensidade tocados em instrumentos diferentes. Está relacionado à forma da onda. Som Musical Simples Ruido, rock n’ roll, etc Imagens: SEE-PE

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER RESSONADORES Cada instrumento musical possui uma "assinatura“ - um conjunto de características sonoras a ele associado que permite uma descrição matematicamente precisa dos sons que produz. Vimos que o som pode ser representado pela soma de diversas ondas individuais, conhecidas como componentes de Fourier. O resultado acústico da combinação de amplitudes, tempo de duração de cada um dos harmônicos presentes no som resultante, tipo do material de que é feito o instrumento e a forma de excitação do ar produz a forma sonora peculiar de cada instrumento, conhecida como timbre (2). Texto extraído do site:

LIMIAR DE AUDIÇÃO: I0 = 10-12 W/m2 FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER NÍVEL SONORO é a relação entre a intensidade do som ouvido e a intensidade mínima. LIMIAR DE AUDIÇÃO: I0 = 10-12 W/m2

ECO é a reflexão do som. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Sons Intensidade Sonora (db) Limiar de audição Sussurose Riso suave Conversas em Lar tranquilo Escritório com máquinas de escrever Tráfego urbano Sirene de Barco e Oficina de calderaria Sensação dolorosa ECO é a reflexão do som. O Trema da palavra tranquilo deve ser retirado Imagem: Marek Mazurkiewicz /  Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER HARMÔNICOS A soma das diversas frequências individuais de uma onda sonora pode ser representada, genericamente, como (3): SOM = C1 + C2 + C3 + C4 + C5 + C6 + ... Cada termo Ci corresponde a uma determinada frequência, múltipla da frequência do termo C1. Chamamos de "série harmônica”. Decomposição harmônica do Lá fundamental (Lá4), de 440 Hz: Primeiro harmônico (fundamental): 440 Hz. Segundo harmônico (primeiro sobretom): 880 Hz Terceiro harmônico(segundo sobretom): 1760 Hz

TUBOS SONOROS Tubo Sonoro Aberto As duas extremidade são abertas FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER TUBOS SONOROS Tubo Sonoro Aberto As duas extremidade são abertas Uma extremidade é fechada e a outra aberta

TUBOS ABERTOS FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER PRIMEIRO HARMÔNICO SEGUNDO HARMÔNICO Imagens: SEE-PE

TUBOS ABERTOS FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER TERCEIRO HARMÔNICO QUARTO HARMÔNICO Imagens: SEE-PE

Tubos abertos para harmônico n FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Tubos abertos para harmônico n

TUBOS FECHADOS FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER PRIMEIRO HARMÔNICO TUBOS FECHADOS TERCEIRO HARMÔNICO Imagens: SEE-PE

TUBOS FECHADOS FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER QUINTO HARMÔNICO TUBOS FECHADOS SÉTIMO HARMÔNICO Imagens: SEE-PE

Tubos fechados para harmônico n FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Tubos fechados para harmônico n Sendo n um número ímpar

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER O EFEITO DOPPLER DO SOM No efeito Doppler do som, é necessário distinguir as situações em que ele é causado pelo movimento da fonte ou do observador. Isso porque o som propaga-se no ar e ambos podem ter velocidades relativas a este. Já para a luz, que se propaga no vácuo, importa apenas a velocidade relativa entre a fonte e o observador (4). Fonte Detector v λ Imagens: SEE-PE

EFEITO DOPPLER + - Observador(V) FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER EFEITO DOPPLER Observador(V) + - Fonte(VF)

f’ frequência aparente (percebida pelo ouvinte) FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER f’ frequência aparente (percebida pelo ouvinte) f frequência real da fonte

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER CONCLUSÃO Essa assinatura mostra que a Física está direta e intimamente ligada aos detalhes da percepção musical. Física e Música... a Arte, de um modo geral, nunca serão objetivas e precisas a ponto de serem uma unanimidade, mas a simetria e a beleza observadas nas leis que governam a combinação das estruturas matemáticas, usadas na descrição dos sons, guardam estreita relação com a área da Música conhecida como Harmonia. Nossa proposta foi apresentar alguns dos princípios em que a Acústica se baseia, os mecanismos de produção de som, o conceito das séries e da análise de Fourier e algumas das diferenças entre sons produzidos por diversos instrumentos e voz humana. Com isso, obtivemos os elementos necessários para distinguir sons gerados por diferentes instrumentos musicais mediante a análise da sua série harmônica ou “assinatura sonora”. Assim, a Física e a Matemática permitem a descrição e a compreensão objetivas das infinitas possibilidades de combinação de sons criadas pelos grandes mestres da Música. Elas podem ser vistas em vez de ouvidas na análise dos sons de suas obras e no perfeito equilíbrio entre as formas de onda instintivamente combinadas para formá-las. Texto extraído do site: http://www.cea.inpe.br/~alex/FisicadaMusica/fisica_da_musica.pdf

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER FIM DA AULA

Tabela de Imagens Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso   3 Wilfredor / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Maraca_tambor_y_furruco.svg 28/03/2012 5 Popular Science Monthly Volume 13 / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PSM_V13_D058_Sound_waves_2.jpg?uselang=pt-br 6 August Adolf Eduard Eberhard Kundt / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kundt_tube.png 7 Zina Deretsky, National Science Foundation, USA/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hearing_mechanics.jpg 9 e 10 Pluke / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CPT-sound-pitchvolume.svg 11, 17, 18, 20, 21 e 23 SEE-PE. 14 Marek Mazurkiewicz /  Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chiroptera_echolocation.svg