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Acústica Prof Cebolinha

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Acústica Prof Cebolinha. Acústica. Acústica é o estudo das ondas sonoras; Ondas sonoras são mecânicas, longitudinais e tridimensionais; Ondas sonoras não se propagam no vácuo;. Infra-som. Som audível. Ultra-som. f (Hz). 0. 20. 20.000. Acústica – A Freqüência do Som.

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Presentation Transcript
ac stica
Acústica
  • Acústica é o estudo das ondas sonoras;
  • Ondas sonoras são mecânicas, longitudinais e tridimensionais;
  • Ondas sonoras não se propagam no vácuo;
ac stica a freq ncia do som

Infra-som

Som audível

Ultra-som

f (Hz)

0

20

20.000

Acústica – A Freqüência do Som
  • Infra-som: sons com freqüências abaixo de 20Hz. Não perceptível ao ser humano;
  • Ultra-som: sons com freqüências acima de 20000Hz. Não perceptível ao ser humano;
  • Som audível: sons com freqüências perceptíveis ao ser humano (20Hz a 20000Hz)
ac stica a velocidade do som
Acústica – A Velocidade do Som
  • As ondas sonoras propagam-se em meios sólidos, líquidos e gasosos, com velocidades que dependem das diferentes características dos materiais. De um modo geral, as velocidades maiores ocorrem nos sólidos e as menores, nos gases.
  • A 20°C, o som propaga-se no ferro sólido a 5100m/s, na água líquida a 1450m/s e no ar a 343m/s.

 Densidade  velocidade 

ac stica a altura do som
Acústica – A Altura do Som
  • qualidade que permite diferenciar um som de alta freqüência (agudo) de um som de baixa freqüência (grave). A altura do som depende apenas da freqüência.

Som alto - Freqüência maior - som agudo

Som baixo - Freqüência menor - som grave

  • As notas musicais possuem alturas sonoras diferentes, isto é, cada nota possui uma freqüência característica.
ac stica a intensidade do som
Acústica – A Intensidade do Som
  • qualidade que permite diferenciar um som forte de um som fraco. A intensidade do som está relacionada com energia que a onda transfere e com a amplitude da onda.

Um som de maior volume

Maior transporte de energia pela onda

Uma onda sonora de maior amplitude.

Som de maior intensidade

ac stica o timbre do som
Acústica – O Timbre do Som
  • Qualidade que permite diferenciar duas ondas sonoras de mesma altura e mesma intensidade, emitidos por fontes distintas.
  • O timbre está relacionado à forma da onda emitida pelo instrumento.
reflex o do som
Reflexão do Som
  • Persistência acústica : menor intervalo de tempo para que dois sons não se separem no cérebro. A persistência acústica do ouvido humano é de 0,1s.
  • Um ouvinte consegue distinguir dois sons distintos desde que os receba em intervalos de tempo maiores (ou iguais) a 0,1s.
  • Esse fato possibilita ao observador perceber o fenômeno da reflexão do som em três níveis: eco, reverberação e reforço.
reflex o do som1

t  0s

t

Reflexão do Som
  • t=intervalo de tempo para que o som que foi emitido pelo observador e refletido seja recebido pelo mesmo.
  • Eco: ocorre quando t  0,1s. O observador ouve separadamente o som direto e o som refletido.
  • Reverberação: ocorre quando t < 0,1s. Há um prolongamento da sensação auditiva.
  • Reforço: ocorre quando t  0s. Há somente um aumento da intensidade sonora.
freq ncias naturais e resson ncia
Freqüências Naturais e Ressonância
  • Ressonância a frequência do meio e do objeto se igualam, aumentando a amplitude de vibração. Quanto maior a frequência da fonte, mais fácil será de o objeto entrar em ressonância.
  • Todos os corpos possuem uma freqüência própria (prédio, ponte, copo, etc.).
exemplo de resson ncia
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
polariza o
Polarização

Quando uma onda transversal passa por um polarizador passa a se propagar em um único plano.

slide14

DIFRAÇÃO: Propriedade da onda contornar obstáculos

Quanto menor a frequência mais acentuada será a difração.

cordas vibrantes
Cordas Vibrantes
  • Quando uma corda, tensa e fixa nas extremidades, é posta a vibrar, originam-se ondas transversais que se propagam ao longo do seu comprimento, refletem-se nas extremidades e, por interferência, ocasionam a formação de ondas estacionárias.
  • A corda, vibrando estacionariamente, transfere energia ao ar em sua volta, dando origem às ondas sonoras que se propagam no ar. A freqüência dessa onda é igual à freqüência de vibração da corda. Assim, uma corda vibrante (ou corda sonora) é uma fonte sonora.
corda vibrante

L

L

1o harmônico

2o harmônico

L

3o harmônico

Corda Vibrante

f= freqüência de vibração da corda = freqüência da onda sonora produzida pela mesma.

n= 1; 2; 3.... representa o número do harmônico;

V= velocidade da onda na corda;

= comprimento de onda da onda na corda;

exemplos de cordas vibrantes
Exemplos de Cordas Vibrantes
  • Na harpa todas as cordas são da mesma espessura, mas possuem tamanhos diferentes para possibilitar sons diferentes (mesma Tração  mesma V ; L  f ).
  • No violão todas as cordas são de mesmo tamanho, mas possuem espessuras diferentes para possibilitar sons diferentes (mesmo L  corda fina V  f ).
tubos sonoros
Tubos Sonoros
  • Se uma fonte sonora for colocada na extremidade aberta de um tubo, as ondas sonoras emitidas irão superpor-se às que se refletirem nas paredes do tubo, produzindo ondas estacionárias com determinadas freqüências.
  • Uma extremidade aberta sempre corresponde a um ventre (interferência construtiva) e a fechada, a um nó (interferência destrutiva).
exemplos de tubos abertos
Exemplos de Tubos Abertos
  • No trompete e no berrante o som é produzido pelos lábios do executante;
  • Nos instrumentos de madeira, com o oboé, o som é produzido pela palheta;
  • Na flauta transversal e nos tubos de órgão o som é produzido por uma aresta em forma de cunha que intercepta o sopro.
exemplo de tubos fechados
Exemplo de Tubos Fechados
  • A freqüência do som emitido por um tubo sonoro depende do comprimento do tubo
efeito doppler
Efeito Doppler
  • O efeito Doppler, para ondas sonoras, constitui o fenômeno pelo qual um observador percebe uma freqüência diferente daquela emitida por uma fonte, devido ao movimento relativo entre eles (observador e fonte).
  • É o que acontece quando uma ambulância, com sua sirene ligada, passa por um observador (parado ou não). Enquanto a ambulância se aproxima, a freqüência por ele percebida é maior que a real (mais aguda); mas, à medida que ela se afasta, a freqüência percebida é menor (mais grave).
observador em repouso e fonte em movimento
Observador em Repouso e fonte em movimento
  • Fonte aproxima-se do observador O1: haverá um encurtamento aparente do comprimento de onda 1, em relação ao  normal. A freqüência percebida pelo observador será maior que a freqüência real da fonte.
  • Fonte afasta-se do observador O2, haverá um alongamento aparente do comprimento de onda 2, em relação ao  normal. A freqüência percebida pelo observador será menor que a freqüência real da fonte.
observador em repouso e fonte em movimento1
Observador em Repouso e fonte em movimento
  • Para o observador O1, que se aproxima de F, haverá um maior número de encontros com as frentes de onda, do que se estivesse parado. A freqüência por ele percebida será maior que a normal.
  • Para o observador O2, que se afasta de F, haverá um menor número de encontros com as frentes de onda, do que se estivesse parado. A freqüência por ele percebida será menor que a normal.
efeito doppler conclus o
Efeito Doppler - Conclusão
  • Movimento de aproximação entre fonte e observador:
  • Movimento de afastamento entre fonte e observador:
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Exercícios

  • 2. (PUC-RS) Quanto a sua natureza e forma de propagação, as ondas podem ser classificadas em eletromagnéticas ou mecânicas, de longitudinais ou transversais. Uma das evidências que as ondas sonoras são longitudinais é que elas não sofrem:
  • a)    reflexão.
  • b)    refração.
  • c)     interferência.
  • d)    polarização.
  • e)     difração.

Alternativa D

exerc cios

A

B

Exercícios
  • 3. (Unirio) Dois operários, A e B, estão parados no pátio de uma fábrica. Em certo instante, a sirene toca. O operário B ouve o som da sirene 1,5 s após o operário A tê-lo ouvido. Considerando a velocidade do som constante e de módulo 340 m/s, a distância, em metros, entre os dois operários é:
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VSom

tSom

A

B

d

Solução - 3

Alternativa C

slide30

Exercícios

  • 4. (FEI-SP) Quando uma onda sonora atinge uma região em que a temperatura do ar é diferente altera-se:
  • a freqüência.
  • o comprimento de onda.
  • o timbre.
  • a intensidade do som.
  • a altura do som.

f constante

Temperatura varia

Densidade varia

V e  variam

Alternativa B

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Exercícios

  • 6. (Fatec-SP) Quando uma onda sonora periódica se propaga do ar para a água:
  • o comprimento de onda aumenta.
  • o comprimento de onda diminui.
  • a freqüência diminui.
  • a velocidade diminui.
  • nda.

f constante

Densidade aumenta

V e  aumentam

Alternativa A

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Exercícios

  • 7. Uma pessoa em P1 emite um som que alcança o ouvido de outra pessoa, situada em P2, no fundo do mar. Qual dos caminhos mostrados na figura deste problema poderia representar a trajetória seguida pela onda sonora de P1 até P2?
  • P1AP2.
  • P1BP2.
  • P1CP2.
  • P1DP2.
  • P1EP2.

f constante

Densidade aumenta

V e  aumentam

Ângulo aumenta

Afasta da normal

Alternativa D

slide33

Exercícios

  • 8. (Fafeod-MG) Uma pessoa, a 680m de distância de um obstáculo refletor, dá um grito e ouve o eco de sua voz. A velocidade do som no ar é de 340m/s. O tempo gasto entre a emissão do som e o momento em que a pessoa ouve o eco, em segundos, é igual a:
  • um valor que não pode ser calculado com os dados fornecidos.
  • 1
  • 2
  • 4
  • 8

Distância percorrida pelo som d= 2680= 1360m

Velocidade do som = 340m/s

Alternativa D

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Exercícios

  • 9. (UFU-MG) Um estudante de Física se encontra a uma certa distância de uma parede, de onde ouve o eco de suas palmas. Desejando calcular a que distância se encontra da parede, ele ajusta o ritmo de suas palmas até deixar de ouvir o eco, pois este chega ao mesmo tempo que ele bate as mãos. Se o ritmo das palmas é de 30 palmas por minuto e a velocidade do som é de aproximadamente 330m/s, a sua distância da parede é de:

Freqüência das palmas f=30 palmas/min

Velocidade do som = 330m/s

Intervalo de tempo entres as palmas (T) = tempo de eco (t)

slide35

Exercícios – Solução 9

Freqüência das palmas f=30 palmas/min

Velocidade do som = 330m/s

Intervalo de tempo entres as palmas (T) = tempo de eco (t)

Alternativa C

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Exercícios

  • 15. (FEI-SP) Um jornal publicou, recentemente, um artigo sobre o ruído e sua influência na vida dos seres vivos. Esse artigo comentava, por exemplo, que, se uma vaca ficasse passeando pela Avenida Paulista durante um certo tempo, ela não daria mais leite, e uma galinha deixaria de botar ovos. Considerando Io=1012W/m2, num local onde o ruído atinge 80dB, a intensidade sonora, em W/m2, é:

Alternativa A

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1,80m

P

Exercícios

  • (PUC-MG) A figura ao lado mostra uma corda vibrando no estado estacionário. A afirmativa incorreta é:
  • O comprimento de onda é 120 cm.
  • A corda vibra no terceiro harmônico.
  • A distância entre um ventre e um nó consecutivo é 30cm.
  • O ponto P da corda vibra em movimento harmônico simples.
  • Se a velocidade de propagação vale 7,2m/s, a freqüência de vibração vale 8,64Hz.
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1,80m

P

0,3m

ventre

0,60m

Exercícios

  • Pela figura temos:
  • L=1,80m (comprimento da corda)
  • n=3 (Terceiro harmônico)

Alternativa E

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Exercícios

  • (FuvestSP) Um músico sopra a extremidade aberta de um tubo de 25cm de comprimento, fechado na outra extremidade, emitindo um som na freqüência f =1700Hz. A velocidade do som no ar, nas condições do experimento, é V=340m/s . Dos diagramas abaixo, aquele que melhor representa a amplitude de deslocamento da onda sonora estacionária, excitada no tubo pelo sopro do músico, é:

Alternativa E

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Exercícios

  • (U. Amazonas-AM) Para medir a freqüência de uma onda sonora, utiliza-se um tubo de secção reta circular, provido de um êmbolo, contendo partículas leves que acompanham as vibrações da onda, indicando a formação de ventres e nós. A figura abaixo mostra a situação em que a posição do êmbolo permite a formação de ondas estacionárias no interior do tubo. Considerando a velocidade do som no ar, dentro do tubo, 340m/s e o comprimento efetivo do tubo 60cm, a freqüência do som, em Hz, é:
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Terceiro Harmônico

Solução

  • Pela figura: terceiro harmônico
  • V=340m/s
  • L = 60cm = 0,6m

Alternativa C