ACÚSTICA

Ondas sonoras(Capítulo 19)

Prof. Diones Charles

Física 2

INTRODUÇÃO

• É o segmento da Física que interpreta o comportamento das ondas sonoras audíveis frente aos diversos fenômenos ondulatórios.

ONDA SONORA: Onda mecânica, longitudinal e tridimensional.

VELOCIDADE DO SOM• A velocidade do som depende das condições

do meio em que ele se propaga.

Aviões supersônicos: possuem velocidade maior

que o som no ar.

Meio Temperatura V (m/s)

Ar 20º C 340

Água 0º C 1500

Ferro 0º C 4480

FISIOLOGIA DA AUDIÇÃOOuvido 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 inicio 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.

ALTURA DO SOM

20 Hz 20 kHz

Som Audível Infra – Som Ultra – Som

Altura

Som

Audível

Alto:

Baixo:

AGUDO

GRAVE

(Alta frequência)

(baixa frequência)

INTERVALO ACÚSTICO • O Intervalo entre dois sons é a razão entre as

frequências destes sons.

2

1

f

fI Se I = 2; dizemos que o intervalo

entre os dois sons é uma oitava.

Intervalo Acústico Razão de frequência

Uníssono 1:1

Oitava 2:1

Tom maior 9:8

Tom menor 10:9

Semitom 16:15

INTENSIDADE SONORA

• É a quantidade de energia sonora que atravessa a unidade área de uma superfície disposta perpendicularmente à direção de propagação, na unidade de tempo.

• A unidade de potência no SI é watt (W);• A unidade de intensidade é w/m².

A

PI

DEFINIÇÃO:

Δt

ΔEP

INTENSIDADE SONORA

a

PotI

Potência da fonte (Watts)

Área atravessada pelo som (m2)

10-12 1 I (W/m2)

SILENCIO ABSOLUTO

POLUIÇÃO SONORASOM FISIOLÓGICO

LIMIAR DE AUDIBILIDADE

INTENSIDADE SONORA

Exemplo:Uma onda sonora incide continua e perpendicularmente a uma superfície de área igual a 9,0x10 -2 m², de modo que, num intervalo de tempo igual a 2 segundos, a energia incidente na superfície equivale 7,2x10-2 J. Determine:

a) A potência incidente na superfície;b) A intensidade da onda na superfície.

INTENSIDADE SONORA

SOM FORTE

Intensidade Alta

Onda Sonora com amplitude Alta

SOM FRACO

Baixa Intensidade

Onda Sonora com amplitude baixa

NÍVEL SONORO • É a intensidade sonora percebida ou detectada

pelo sistema auditivo humano.

DEFINIÇÃO MATEMÁTICA: Io

I logβ

decibel 0 120

SILÊNCIO ABSOLUTO

SOM FISIOLÓGICO

POLUIÇÃO SONORA

Limiar de audibilidade Limiar de dor

NÍVEL SONORO

0I

I 10.logβ

I0 = 10-12 W/m²

Obs.:

log 10x = x

log (x.y) = log x + log y

log A = x => A = 10x

1 B = 1 bel = 10 decibels = 10dB

NÍVEL SONORO Exemplos:

1) Sabendo que a menor intensidade sonora audível do ser humano é I0 = 10-12 W/m2, determine o nível sonoro de:

a) Um som cuja intensidade é I = 10-5 W/m²;

b) I0

2) Calcule o níveo sonoro de um som cuja intensidade é I = 2,0x10-8 W/m², sabendo que log 2 = 0,3. Expresse o valor em decíbels.

3) Calcule a intensidade sonoro (I) de um som cujo nível sonoro é 90 Db.

TIMBRE

• Está relacionado à forma da onda.• Permite distinguir dois sons de mesma altura

e mesma intensidade, emitidos por fontes distintas.

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

EFEITO DOPPLER • É o fenômeno pelo qual um observador percebe

uma frequência diferente daquela emitida por uma fonte, devido ao movimento relativo entre eles.

Aproximação Som percebido é mais alto.

Afastamento Som percebido é mais baixo.

• f’ é a frequência ouvida pelo observador; • f é a frequência emitida pela fonte; • vs é a velocidade do som (340 m/s); • v0 é a velocidade do observador; • vF é a velocidade da fonte.

Para utilização dessa fórmula, o sinal positivo ou negativo que procede a velocidade v0 e vF deve ser usado de acordo com a seguinte regra: orienta-se um eixo do observador para a fonte; se o movimento for a favor desse eixo, usa-se o sinal positivo. Se o movimento for contra esse eixo, usa-se o sinal negativo.

fs

osF vv

vvff

'