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Prof. Cesário

As vibrações da corda provoca no ar regiões de compressão e rarefação que caminham afastando da fonte.

São recebidas no conduto auditivo externo e atingem a tímpano (membrana)que passa a oscilar transmitindo movimento ao osso denominado martelo.Este bate na bigorna (outro osso) e produz uma corrente elétrica que étransmitido ao cérebro pelo nervo auditivo provocando desta forma a sensação da audição.

rarefação

compressão

1 – ONDAS SONORAS

O sonar é dispositivo que produz ondas sonorasque se propagam na água para pesquisar profundidade do mar ou verificar existência desubmarino inimigo.

Em filmes antigos de faroeste, era comum veríndios e bandidos encostarem o ouvido nos trilhos para verificarem se a composição ferroviária já estava chegando ou no solopara ouvir o batido das patas dos cavalos dascavalarias.

O som na sala de aula se propaga através do ar.

O som é uma onda material, longitudinal,que se propaga em sólidos, líquidos egases.

2 - QUALIDADES FISIOLÓGICAS DO SOMSons com freqüências entre 20 Hz e 20000 Hz são perceptíveis pelo ouvido humano.Sons de freqüências abaixo do 20 Hz são denominados infra-sons e com freqüências acima de 20000 Hz são denominados ultra-som.

Os sons são distinguíveis por três elementos conhecidos comoqualidades fisiológicas do som. São elas:

(I) – TIMBRE – qualidade que permite distinguir a fonte do som.É o timbre que permite distinguir de quem é uma voz quando um conhecidoliga para seu telefone (sem bina).

O timbre está relacionado à forma da onda.

(II) - ÁLTURAA altura está relacionada à freqüência em que foi produzido o som.Um som é dito: mais alto (ou agudo) que outro se sua freqüência for maior que a do outro, mais baixo (ou grave) que outro se sua freqüência for menor que a do outro.Comparando: Som baixo(grave) Som alto (agudo)

Voz do homem Voz de mulher

Tenor Soprano

Violoncelo violino

(III) - INTENSIDADEA intensidade do som é a medida da energia (potência) por unidade de área, que chega ao receptor. Ela é avaliada em W/m2 (watt/m2).A energia, tanto emitida, quanto recebida, depende da amplitudeda onda.

Tomando, por exemplo, um alto falante, com potência 500 W e supondoque o mesmo emita o som em todas as direções e sentidos, a 10 m dedistância, este som estaria distribuído pela superfície de uma esfera de10 m de raio.

Área de distribuição do som:A = 4.r2 = 4.3,14.102 = 12,56 x 102 m2.

Intensidade do som a 10 m de distância

I = P/A = 500/12,56 x 102 = 0,398 W/m2.

A intensidade varia com o inverso do quadrado da distância. Se a distância varia de 10 m para10 cm, (distância dividida por 100), a intensidade fica multiplicada por 1002 = 104.

Dificilmente teríamos um aparelho que, se marcasse 1 unidade, marque 104 = 10.000 unidades.

Assim, para a medida da intensidade usa-se o NÍVEL SONORO.

Define-se o nível sonoro por:

= 10.log I I0

A unidade é denominada decibel (dB)

e I0 = 10-12 w/m2 é o limiar (mínimo) da audição.

Ex. A intensidade sonora em uma danceteria é da ordem de 106 W/m2.

O nível sonoro nessa danceteria é:

= 10.log 106

10-12= 10.log1018 = 10.18 = 180 db.

A exposição durante algum tempo à nível sonoro superior a 45 dB pode provocar diversos sintomas no organismo humano.

As unidades bel e decibel foram escolhidas em homenagem Ao cientista norte-americano Alexandre Graham Bell que estudou as propriedades do som e que foi o inventor do telefone.

Sons com alta intensidade são desagradáveis ao ouvido.Para intensidades acima de 130 dB produzem sensações dolorosas e se superior a 160 dB pode romper o tímpano.

4 – FENÔMENOS SONOROSComo toda onda, com o som acontece: 4.1 – O som tem uma velocidade de propagação.

4.2 – O som reflete quando atinge obstáculos.O eco é uma reflexão do som.

Como o ouvido humano só pode distinguir dois sons se os mesmos o atingiremCom intervalo superior a 0,1 s, para perceber o eco, o obstáculo deve estar auma distância superior a 17 m. Assim, o som percorrerá 2 x 17 m = 34 m = 340 m/s x 0,1 s. (x = vt)

No ar, a 20º C, o som se propaga com velocidade 340 m/s.Na água, a velocidade é cerca de 1400 m/s e em uma barra de ferro a velocidade atinge cerca de 5200 m/s.

4.3 – A reverberação

Em ambientes fechado o som reflete nas paredes e atinge os ouvintesCom intervalos de tempo inferior a 0,1 s. Por esse motivo, o som pareceter continuidade, perceptível, principalmente no fonema final.Esta continuidade do som é denominada reverberação.

Não confundir com o eco. No eco, o som é percebido como uma repetição.

4.4 - Refração

É a passagem do som de um meio para outro. Como exemplo, o som produzido em uma barra de ferro pode ser percebidaatravés do ar.

4.5 - Difração

O onda sonora se encurva ao atingir as bordas de obstáculos.Uma pessoa fora da sala e bem afastada da porta, pode ser ouvidaPor outra pessoa dentro da sala.

A difração permite a comunicaçãomesmo que os dois não estejamfrente a frente.

4 - Interferência

O cruzamento de dois sons provoca regiões de sons fortes e regiões deanulação.

Reveja a aula sobre interferência. O que foi exposto naquela aula é válido para as ondas sonoras.

5 - Ressonância

Todo corpo tem um freqüência própria de vibração.Quando se produz um som com tal freqüência, o corpo passa a oscilar.

Um leve brisa produzindo um som com a freqüênciade vibração da ponte São Francisco (EUA) fez comque a ponte entrasse em vibração. Como a onda sonora foi constante a amplitude foi aumentando atéque a ponte quebrou.

Se as ondas sonoras do jato em rasante atingiremcontinuamente os vidros de uma residência podeocorrer quebra do vidro. O vidro entra em ressonância(vibra). Se a onda for continuada, a amplitude do movimento do vidro aumenta.

7 – Efeito Doppler

A freqüência do som recebido por um observador quando a fonte e/ou oobservador estão em movimento é diferente da freqüência emitida pela fonte. Este fenômeno é conhecido como efeito Doppler.

’ = - x vot = vsT - vst t = vsT vs + vo

f’ = f. vs + vo vs

f’ = = 1 t

1 vs + vo T vs

.

Supondo que o observador estivesse parado em A, ele receberia cada ondaseparada por um comprimento de onda ().Se o observador deslocar em direção à fonte ele receberá a próxima onda em“C”. A onda terá percorrido a distância x durante o tempo “t”, que para o observadoré o período da onda. Como ele percebe uma onda em A e a seguinte em C, AC será o comprimento da onda para o observador.Tem-se então:

AB

x

’

C

Pode-se analisar outras situações: observador se afastando, fonte em movimento, etc.

Adotando certas convenções pode-se escrever, qualquer que seja a situação,a seguinte relação:

f’ = f.vs vo

vs vf+

+

Para o observador: quando o observador(i) se move em direção à fonte, + vo

(ii) se move afastando da fonte, - vo

Para a fonte: quando a fonte(i) se move em direção ao observador, -vf

(ii) se move afastando do observador, + vf.Deve-se observar que:(i) a tentativa de aproximação aumenta a freqüência. Isto implica em aumentar o numerador ou diminuir o denominador. (ii) A tentativa de afastamento diminui a freqüência. Isto implica em diminuir o numerador ou aumentar o denominador.

EXERCÍCIOS

1 - Quando uma corda de violão é colocada em vibração, gera no ar em sua volta uma onda sonora que caminha  com velocidade média de 340 m/s. Se uma corda vibrar com freqüência de 510 Hz, qual será o comprimento da onda sonora que se propagará no ar?

2 - O eco de um grito é ouvido por uma pessoa 5 s após ela ter gritado.  A velocidade do som no ar é de aproximadamente 340 m/s. Calcule a distância que se encontra da pessoa a superfície onde o som foi refletido.

3 - Ao mexermos no botão de "volume" do rádio, estamos: a) variando a altura do som; b) variando a intensidade do som; c) variando a freqüência do som; d) variando a velocidade do som.

4 – Um navio emite um sinal usando um sonar para verificar a existência de submarinos na região. Se o eco é percebido 0,5 segundos e o som na águase propaga a 1400 m/s, a que distância ou profundidade está o submarino inimigo?

5 – Uma das turmas do curso de Mecânica conversa tanto que a intensidade doSom na sala costuma atingir 10-1 W/m2. Calcule o nível sonoro na sala de aula eInforme se pode ou não ser considerado poluição sonora.

6 – Uma ambulância move-se em sentido contrário a um automóvel com velocidade de 108 km/h, um em direção ao outro. A sirene da ambulância emite um som correspondente à nota si - bemol cuja freqüência é 24/25 da freqüência da nota Si4 (Si da quarta escala) que é 492,88 Hz. Se o automóvel tem velocidade de 72 km/h, qual será a freqüência do som percebido pelo condutor do automóvel?

7 – Supondo que um alto-falante emita som de modo que 80% da intensidade seja dirigida ao longo de uma região cônica, conforme indicado na figura. Sendo 800 W a potência do alto-falante, determine:(a) a intensidade do som a 10 m de distância (b) o nível sonoro a 10 m de distância.

Área = 4 m21 m

(Log 1,6 = 0,20)

Notas musicais e suas frequênciasEscala musical

A cada conjunto de notas de Dó a Dó é denominada uma oitava.Em geral se toma como base o La3 (Lá da 3ª escala) cuja freqüência é 435 Hz.

Entre as notas Do e Ré, Ré e Mi, Fá e Sol, Sol e Lá, Lá e Si são consideradosos meios tons (ou semi-tons) denominados sustenidos e bemóis.

O intervalo é a razão entre as freqüência. (I = f2/f1)

Se o intervalo entre o Mi e o Fá é 16/15, isto significa que a freqüência do Fá é16/15 da freqüência do Mi.

A freqüência do semi-tom, quando sobre na escala é 25/24 da freqüência daNota anterior. Nesse caso o semi-tom leva o nome da nota acompanhado dotermo sustenido (#).Descendo a escala, a freqüência do meio tom é 24/25 da nota anterior. O meiotom recebe o nome da nota anterior acrescido do termo bemol (b).

PARA SEU CONHECIMENTO