17 - ondas ii thesing 141111a
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OndasTRANSCRIPT
Ondas I
Ondas, diferem do caso massa-mola devido a existência
de uma distribuição infinita de massa
ao longo do seu comprimento. Neste caso teremos infinitas freqüências de ressonância sendo uma a “fundamental” e seus múltiplos ou semitons.
Freqüência Fundamental
10 Harmônico
30 Harmônico
40 Harmônico
Ondas propagam-se e, se há vinculo imposto na sua parte iniciale terminal, teremos a reflexão da onda inicial. A soma destas duasoscilações resulta uma onda estacionária.
Onda Progressiva nesta Direção.
onda estacionária
Onda Progressiva nesta Direção.
onda estacionária.
Ondas estacionárias numa corda.Meia onda.
Ondas estacionárias numa corda.Onda inteira.
Ondas estacionárias numa corda.1½ de onda.
Relação entre comprimento de onda e frequência.
Relação entre comprimento de onda e frequência.
O sistema massa-mola quando excitado tem como característicaa existência de UMA freqüência específica onde ocorre o fenômenoda ressonância.O fator refere-se ao valores do amortecimento e A é a amplitude da oscilação.
Oscilações Forçadas.
Ondas II
Acústica
Acústica• Acústica é o estudo das ondas sonoras;• Ondas sonoras são mecânicas, longitudinais e
tridimensionais;• Ondas sonoras não se propagam no vácuo;
V
Fonte oscilando com freqüência f
Orelha Tímpano
Nervo
Cérebro Compressão Rarefação
Vibração
LONGITUDINAL: ONDA SE PROPAGA NA MESMA DIREÇÃO DO PULSO
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)
Infra-som
Som audível
Ultra-som
0 20 20.000
f (Hz)
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.
... GasLíqSól VVV
Densidade velocidade
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 agudoSom baixo - Freqüência menor - som grave
• As notas musicais possuem alturas sonoras diferentes, isto é, cada nota possui uma freqüência característica.
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
Uma onda sonora de maior
amplitude.
Maior transporte de energia pela onda
Som de maior intensidade
Intensidade do Som• Intensidade física:
• Unidade no SI:
sm
J
2 2m
W
tA
EI
PotênciaP
tE
A
PI
A = Área
E = Energia
t = tempo
P constante
A I
Intensidade do Som
• Mínima intensidade física ou limiar de audibilidade (Io): é o menor valor da intensidade física ainda audível, vale:
212
m
W 10oI
• Máxima intensidade física ou limiar de dor (Imáx): é o maior valor da intensidade física suportável pelo ouvido, vale:
2mW
1máxI
Intensidade do Som
• Intensidade auditiva ou nível sonoro ( ):
oII
log10• A unidade de nível sonoro, para a
equação dada, é o decibel (dB).
dBmWI
dBmWI
MáxMáx
oo
1201
0102
212
• Um ambiente com:
40dB é calmo;
60dB é barulhento
mais de 80dB já constitui poluição sonora.
NIVEL SONORO: É a relação entre a intensidade do som
ouvido pela intensidade mínima.
LIMIAR DE AUDIÇÃO: I0 = 10-12 W/m2
)(:
)(log.100
10
dBdecibelunidade
I
I
EXEMPLO: Um som possui intensidade de 10-7 W/m2. Calcule o nível sonoro, em dB.
)10
10log(.10
12
7
)10log(.10 5 dB50
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.
Diapasão
Flauta
Violino
Voz (letra a)
Clarineta
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.
Reflexão do Som• t=intervalo de tempo para que o som que foi emitido pelo observador
e refletido seja recebido pelo mesmo.
t 0st
• 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.
Freqüências Naturais e Ressonância
• Batendo-se numa das hastes do diapasão, as duas vibram com determinada freqüência (normalmente, 440Hz). Essa é a freqüência natural (ou própria) do diapasão.
diapasão
• Todos os corpos possuem uma freqüência própria (prédio, ponte, copo, etc.).
FREQÜÊNCIA AUDÍVEL
20 Hz20.000 Hz
Infra-som Ultra-somaudível
ALTURA: Diferencia sons graves (baixo) de sons agudos (alto).
Está relacionado a freqüência da onda
graveagudo
INTENSIDADE (VOLUME): Diferencia sons fortes de sons fracos.
Está relacionado a Amplitude da onda
Fraco Forte
Esta relacionado com a forma da onda.
TIMBRE: Diferencia sons de mesma altura, mesma intensidade tocados em instrumentos diferentes.
ECO: É a reflexão do som
O eco é uma consequência imediata da reflexão sonora. Define-se eco como a repetição de um som que chega ao ouvido por reflexão 1/15 de segundo ou mais depois do som direto. Considerando-se a velocidade do som em 345 m/s, o objeto que causa essa reflexão no som deve estar a uma distância de 23 m ou mais.
No ar a distância mínima para ocorrer eco é em torno de 17 m, pois:
tVD .Como D = 2.X e o tempo mínimo é de 0,1 s.
mx
x
17
01.3402
Cordas Vibrantes
-Instrumentos Musicais
- Corda fixa em seus extremos
- Propagação nas duas extremidades
- Modos de vibração
Tubos Sonoros
Fechados
Tubos Sonoros Abertos
BATIMENTOS
Duas oscilações(TONNNNN e TOoNNNNN) com pequena diferençanas suas freqüências quando somadas, produzem o fenômeno do: BATIMENTO!!! - TOINHoIINHIINHoIINHoIIII....!
TOINHoIIIII....!
TONNNNN.....
Toonnnnnn......
BATIMENTO
EFEITO DOPPLER
EFEITO DOPPLERQuando uma fonte se aproxima ou se afasta de um observador a frequência recebida não será igual a frequência real da fonte.
Observador(VO)
+-
Fonte(VF)
+-
).(´
F
o
vv
vvff
f` freqüência aparente (percebida pelo ouvinte)
f freqüência real da fonte
fontedavelocidadev
observadordovelocidadev
somdovelocidadev
F
o
Efeito Doppler-Fizeau : fonte parada
Efeito Doppler-Fizeau : fonte em movimento
Efeito Doppler-Fizeau : veloc. = veloc. som
Efeito Doppler-Fizeau : veloc. maior veloc. som
Quebra da barreira do som - Boom Acústico :
Ao se ultrapassar a barreira do som, é gerada uma onda de pressão sonora de alta intensidade, semelhante ao som de uma grande explosão. Se ocorrer próximo a cidades, pode ocasionar quebra de vidraças e telhas das residências.
Quebra da barreira do som - Boom Acústico :
Quebra da barreira do som - Boom Acústico :
Exercício para resolver e postar no moodle.
Mago da Física - Interferência, Ressonância e Batimentohttp://www.youtube.com/watch?v=UitcHO8PYt8 (assistir obrigatoriamente!)
http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/waves.php