fisica 02 - ondas sonoras

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Física 2 – Ondas Sonoras Prof. Dr. Walmor Cardoso Godoi Departamento de Física - DAFIS Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR

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  • 1. Fsica 2 Ondas Sonoras Prof. Dr. Walmor Cardoso Godoi Departamento de Fsica - DAFIS Universidade Tecnolgica Federal do Paran - UTFPR

2. Ultrassom END5 MHz, =0,3 mmMEDICINA 3. Ondas sonoras 4. 100 kHz, =1,48 cmat 120.000 Hz10 Hz a 40.000 Hz 5. Frequncias Infrassom: sons com frequncias abaixo de 20Hz. No perceptvel ao ser humano; Ultrassom: sons com frequncias acima de 20000Hz. No perceptvel ao ser humano; Som audvel: sons com frequncias perceptveis ao ser humano (20Hz a 20000Hz) InfrassomSom audvelUltrassomf (Hz) 02020.000 6. Introduo Onda sonora = Onda longitudinal(oscilaes tem o mesmo valor) Fonte sonora 7. Velocidade do Som Meio -> propriedades inerciais e elsticas ?No ar = 8. Velocidade do Som positivo negativo 9. Pela 2 lei de NewtonB 10. Velocidade do SomDefinio de mdulo de elasticidade volumtricoVelocidade do som em um fluido. 11. Velocidade do Som 12. Velocidade do Som Velocidade do Som em um fluido: B - Mdulo de compresso - Densidade do fluido Velocidade do Som em um slido: Y - Mdulo de Young - Densidade do meio Velocidade do Som em um gs ideal: Razo das capacidades calorficas R Constante do gs T Temperatura M Massa molar 13. Exemplo 1 Comprimento de onda das ondas de um sonar Determine a velocidade das ondas sonoras na gua e encontre o comprimento de onda para uma onda de frequncia igual a 262 Hz. Assuma B da gua igual a 1/45,8 x 1011 Pa (mdulo de compresso da gua) e a densidade da gua do mar = 1000 Kg/m3navio 14. Ondas Sonoras Progressivas 15. Ondas Sonoras Progressivas Funo deslocamento 16. Ondas Sonoras Progressivas Funo variao de presso 17. Exemplo 2 -Amplitude mnima = 2,8 x 10 -5 Pa (1000 Hz) -> Sm= 11 pm 18. Interferncia diferena de percursoUma diferena de fase de 2 rad igual a um comprimento de onda 19. Interferncia SonoraFonte: Sears & Zemansky, Fsica II 20. Interferncia Construtiva Interfernciam=0,1,2,3... 21. Interferncia 22. Interferncia Destrutiva Interfernciam=0,1,2,3... 23. Interferncia 24. Exemplo 3 - Dois alto-falantes pequenos, A e B so alimentados por um mesmo amplificador e emitem ondas senoidais em fase. Se a velocidade do som for 350 m/s em que frequncias a interferncia a) construtiva e b) destrutiva ocorre no ponto P?4,12 m4,47 m 25. Intensidade de Onda Taxa mdia de tempo em que a energia transportada pela onda, por unidade de rea, sobre uma superfcie perpendicular direo de propagao. Unidade: W/m2 Para um ponto de emisso no interior de esfera de raio r r 26. Intensidade de Onda Ondas esfricas tem sua intensidade caindo com 1/r2(Lei do inverso do quadrado da distncia) 27. Intensidade e Nvel Sonoro(Potncia mdia, W)Considere fonte sonora pontual e isotrpica 28. Exemplo 4. Uma sirene de alarme de tornado instalada sobre um poste alto irradia ondas sonoras uniformemente em todas as direes. A uma distncia de 15,0 m a intensidade do som de 0,250 W/m2. A que distncia da sirene a intensidade de 0,010 W/m2? Resposta: 75 m 29. Exemplo 5 Uma centelha eltrica tem a forma de um segmento de reta de comprimento L = 10 m e emite pulso sonoro que se propaga radialmente. A potncia de emisso P = 1,6 x 104 W a) Qual a intensidade I do som a uma distncia r = 12 m da centelha? b) Com que taxa P a energia sonoro interceptada por um detector acstico de rea A = 2, 0 cm2 apontado para a centelha e situado a uma distncia r= 12 m da centelha. 30. Soluo a)b) 31. A Escala de Decibis Amplitude audvel: amplitude de deslocamento no interior do ouvido humano 10-11 m (mais fraco detectvel) at 10-5 m (mais alto tolervel) -> razo de 106 Conforme visto a Intensidade varia com o quadrado da amplitude . Assim, a razo entre as intensidades -> 1012 Os humanos podem ouvir com uma faixa grande de variao de intensidades! 32. A Escala de Decibis nvel sonoro6x10-6 33. A Escala de DecibisFonte: http://www.infoescola.com/fisica/ondas-sonoras/ 34. Fonte: Sears & Zemansky, Fsica II 35. Decibelmetro 36. NR 15 - Segurana e Salubridade do Trabalho 37. Batimento Superposio de duas ondas de mesma amplitude e frequncias ligeiramente diferentes564 Hz552 Hz12 Hz 38. Efeito Doppler Sc XIX, Christian DopplerAproximao = aumento de frequncia Afastamento = diminuio da frequncia 39. Efeito Doppler : fonte parada 40. Efeito Doppler: fonte parada 41. Efeito Doppler: fonte em movimento 42. Efeito Doppler: fonte se aproximando 43. Efeito Doppler: fonte se distanciando 44. Efeito Doppler Ouvinte em movimento, fonte em repouso 45. Efeito Doppler Ouvinte em movimento, fonte em repouso O ouvinte ouve um som com frequncia maior do que que a frequncia da fonte 46. Efeito Doppler Fonte em movimento, ouvinte em movimento 47. Efeito Doppler Fonte em movimento, ouvinte em movimento O comprimento de onda a distncia entre duas cristas sucessivas, que determinada pelo deslocamento relativo entre a fonte e o ouvinte. 48. Efeito Doppler Fonte em movimento, ouvinte em movimento Para anlise da frequncia substitumos Em Teremos 49. Efeito Doppler - Resumindo Se o detector D (ouvinte) ou a fonte F est se movendo, ou ambos se movendo, a frequncia emitida fs e a frequncia detectada (ouvida) fo so relacionadas por (equao geral efeito Doppler)O: Detector S: Fonte 50. Efeito Doppler Orbitron - Satellite Tracking System - http://www.stoff.pl/ O efeito Doppler usado para rastrear satlites 51. Exemplo 7: Uma sirene de polcia emite som com frequncia 300 Hz. A velocidade do som 340 m/s. (a) Calcule o comprimento de onda das ondas sonoras quando a sirene est em repouso em relao ao ar. (b) Quando a sirene se move a 30 m/s (108 km/h), determine o comprimento de onda na frente e atrs da fonte. a) b) 52. Exemplo 8: Se o ouvinte do exemplo anterior est em repouso e o carro se afasta de O com velocidade de 30 m/s, que frequncia o ouvinte escuta? 53. Exemplo 9Para obter essa reduo 54. Efeito Doppler: veloc. fonte = veloc. som 55. Efeito Doppler: veloc. fonte maior veloc. som 56. Ondas de choque de um FA - 18 Reduo brusca da presso de ar Condensao da molculas de vapor dgua 57. Velocidades Supersnicas Ondas de Choque