professor: adelÍcio. som som: onda mecânica (propaga-se em meios materiais); onda longitudinal...
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PROFESSOR: ADELÍCIO
Som:
Onda mecânica
(propaga-se em meios materiais);
Onda Longitudinal
(Direção de propagação coincide com a direção de vibração);
Onda Tridimensional.
ACÚSTICA
Altura;
Intensidade;
Timbre.
QUALIDADES FISIOLÓGICAS DO
SOM
ALTURA Qualidade que diferencia sons graves
(baixo) de sons agudos (alto).
Está relacionada com a frequência da onda.
GraveAgudo
f'f
i
(f’ > f) Uníssono: i = 1;Tom maior: i = 9/8;Tom menor: i = 10/9;Semitom: i = 16/15;Oitava: i = 2.
Intervalo (i)
Está relacionado com a forma da
onda.
TIMBRE
Qualidade que distingue sons de mesma altura, mesma intensidade, mas tocados em
instrumentos diferentes.
INTENSIDADE (I)Qualidade sonora que distingue sons fortes de sons
fracos. (Volume)
Está relacionada com a Amplitude da onda.
(I α A2)
Fraco Forte
F O
2
2
W/m :Unidade
r4
PotI
ÁreaPot
I
r
INTENSIDADE (I)
NÍVEL SONORO (β)
LIMIAR DE AUDIÇÃO: I0 = 10-12 W/m2
LIMIAR DE DOR: I = 1 W/m2
0IIlog10
0
1log10
10
10log10
m/W 10I
12
12
212
LIMIAR DE AUDIÇÃO LIMIAR DE DOR
dB 120
10log10
10
1log10
m/W 1I
12
12
2
Medido em
decibel (dB)
Respiração normal 10 dB
Respiração ofegante 30 dBAmbiente em boas
condições para dormir 35 dB
Conversação em ambiente silencioso (biblioteca) 45 dB
Duas pessoas conversando a 1 m de distância 60 dB
Conversação em festa barulhenta 90 dB
Show de rock 120 dB
Trovão próximo 120 dBJato decolando a 30 m de
distância *140 dB
Grandes explosões (nas proximidades) *200 dB
Valores aproximados de alguns níveis de intensidade sonora (β)
*Perigo para o aparelho auditivo.
EXEMPLO 1
Um som possui intensidade de 10-3 W/m2.
Calcule o nível sonoro, em dB. (Dado: I0 = 10-12 W/m2)
dB 90
10log10
1010log10
IIlog10
9
12
3
0
Fonte
01
02
r1
r2
0
20
1
21
0
2
0
121
II
II
log10
II
log10II
log10
2
121 I
Ilog10
Fonte
01
02
r1
r2
2
1
221
21
22
21
22
21
21
22
21
21
r
rlog10
r
rlog10
r1r1
log10
r4Pot
r4Pot
log10
1
221 r
rlog20
EXEMPLO 2 Quando uma pessoa se encontra a 0,5 m de uma fonte sonora puntiforme, o nível de intensidade do som emitido é igual a 90 dB. A quantos metros da fonte ela deve permanecer de modo que o som tenha a intensidade reduzida ao nível mais suportável de 70 dB? O nível de intensidade sonora, medido em decibéis (dB), é calculado através da relação: = 10 log (I/Iβ 0), onde I0 é uma unidade padrão de intensidade.
1
221 r
rlog20
5,0r
log207090 2
EXEMPLO 2 Quando uma pessoa se encontra a 0,5 m de uma fonte sonora puntiforme, o nível de intensidade do som emitido é igual a 90 dB. A quantos metros da fonte ela deve permanecer de modo que o som tenha a intensidade reduzida ao nível mais suportável de 70 dB? O nível de intensidade sonora, medido em decibéis (dB), é calculado através da relação: = 10 log (I/Iβ 0), onde I0 é uma unidade padrão de intensidade.
2r2log2020
1r2log 2
10r2 2
m 5r2
EFEITO DOPPLER
Quando existe movimento relativo entre fonte sonora e ouvinte, a frequência do som percebido pelo ouvinte
(aparente) é diferente da frequência real do som emitido pela fonte.
Ouvinte (VO)
+-Fonte (VF)
+-
+(Referencial)
Efeito DopplerNo afastamento entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais grave (menor freqüência, recebe menor número de frentes de onda na unidade de tempo)
Efeito Doppler
Fs
os
vvvv
f'f
f ’: frequência aparente (percebida pelo ouvinte)
f: frequência real (emitida pela fonte)
fontedavelocidadev
observadordovelocidadev
somdovelocidadev
F
o
s
Exercício
Um automóvel, cuja buzina emite um som de frequência f = 1000 Hertz, move-se em linha reta e afasta-se de um observador fixo. O som percebido pelo observador tem frequência igual a 850 Hz. Determine:
a) a velocidade, em m/s, do automóvel;b) o comprimento de onda, em m, aparente.
Dado: vsom = 340 m/s
O F
vo = 0 vF = ?
+
Fs
os
vvvvf'f
Fv340
3401000850
a)
O F
vo = 0 vF = ?
+Fv340
34085,0
340v85,0289 F
s/m 60vF
Dado: vsom = 340 m/s
Exercício
Um automóvel, cuja buzina emite um som de frequência f = 1000 Hertz, move-se em linha reta e afasta-se de um observador fixo. O som percebido pelo observador tem frequência igual a 850 Hz. Determine:
a) a velocidade, em m/s, do automóvel;b) o comprimento de onda, em m, aparente.
O F
vo = 0 vF = ?
+
'f'v b)
850340'
850'340
m 4,0'
1000340
REAL
m 34,0REAL
Dado: vsom = 340 m/s
Exercício
Um automóvel, cuja buzina emite um som de frequência f = 1000 Hertz, move-se em linha reta e afasta-se de um observador fixo. O som percebido pelo observador tem frequência igual a 850 Hz. Determine:
a) a velocidade, em m/s, do automóvel;b) o comprimento de onda, em m, aparente.
FONTES SONORAS1. CORDAS VIBRANTES
As cordas vibrantes são fios flexíveis e tracionados nos seus extremos. São utilizados nos instrumentos musicais de corda como a guitarra, o violino, o violão, o cavaquinho e o piano.
Equação de Taylor
Tv
m
*
Onda Estacionária
4VN
2VV
2NN
11
21
21
Modos de Vibração:Harmônicos
Primeiro Harmônico ou Frequência Fundamental :Formam-se, na corda, um fuso com 1 ventre e 2 nós.
22 11
2v
fv
ffv 11
1
22 1222
2 f22v
2fv
fv
f
Segundo Harmônico ou 2° Modo de Vibração :Formam-se, na corda, dois fusos com 2 ventres e 3 nós.
32
23
33
133
3 f32v
3f
32
vvf
Terceiro Harmônico ou 3° Modo de Vibração :Formam-se, na corda, três fusos com 3 ventres e 4 nós.
2v
nfn
2v
f
fnf
1
1n
Harmônico “n” ou n° Modo de Vibração :Formam-se, na corda, “n” fusos com (n) ventres e (n+1) nós.
,...5,4,3,2,1n Coincide com o número de “VENTRES”
2. TUBOS SONOROS
O gás contido dentro de um tubo vibra em determinadas frequências. Este é o princípio que constitui instrumentos musicais como a flauta, corneta, clarinete, etc. que são construídos basicamente por tubos sonoros.
Nestes instrumentos, uma coluna de ar é posta a vibrar ao soprar-se uma das extremidades do tubo, chamada embocadura, que possui os dispositivos vibrantes apropriados.
3.1. Tubo Aberto
2v
fv
f
22
11
1
11
122
2
22
f22v
2v
fv
f
133
3
33
f32v
3fv
f
32
23
1nn
n
nn
fn2v
nfv
f
n2
2n
2v
f
fnf
1
1n
1° Modo de Vibração ou 1° Harmônico
2° Modo de Vibração ou 2° Harmônico
3° Modo de Vibração ou 3° Harmônico
n° Modo de Vibração ou n° Harmônico
...5,4,3,2,1n Coincide com o número de “NÓS”
3.2. Tubo Fechado
4v
fv
f
44
11
1
11
133
3
33
f34v
3fv
f
34
43
1nn
n
nn
fn4v
nfv
f
n4
4n
4v
f
fnf
1
1n
1° Modo de Vibração ou 1° Harmônico
2° Modo de Vibração ou 3° Harmônico
3° Modo de Vibração ou 5° Harmônico
n° Modo de Vibração
...9,7,5,3,1n
155
5
55
f54v
5fv
f
54
45
Frequências naturais:HARMÔNICOS ÍMPARES
1° Harm. 2° Harm. 3° Harm. 1° Harm. 3° Harm. 5° Harm.
2v
f
fnf
1
1n
4v
f
fnf
1
1n
...5,4,3,2,1n ...7,5,3,1n
HARMÔNICOS ÍMPARES