reflexÃo de ondas reflexão dum pulso na extremidade fixa de uma corda esticada reflexão dum pulso...
TRANSCRIPT
REFLEXÃO DE ONDAS
Reflexão dum pulso na extremidade fixa de uma corda esticada
Reflexão dum pulso na extremidade livre de uma corda esticada
http://paws.kettering.edu/~drussell/demos.html 1
REFLEXÃO E TRANSMISSÃO DE ONDAS
Pulso deslocando-se para a direita numa corda leve ligada a uma corda mais pesada
http://paws.kettering.edu/~drussell/demos.html
Pulso deslocando-se para a direita numa corda pesada ligada a uma corda mais leve
2
TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA POR ONDAS SINUSOIDAIS
À medida que as ondas se propagam através de um meio, elas transportam energia
22
4
1AK Energia cinética num comprimento de onda
Energia potencial num comprimento de onda 22
4
1AU
Em t=0
Energia total num comprimento de onda 22
2
1AUKE
)(2
12
122
22
TA
T
A
t
EP
vAP 22
2
1
Potência ou taxa de transferência de energia
3
ONDAS SONORAS
São ondas longitudinais as partículas do meio realizam deslocamentos paralelos ao sentido do movimento da onda.
http://paws.kettering.edu/~drussell/demos.html
As ondas sonoras no ar são os exemplos mais importantes de ondas longitudinais
Pulso Onda longitudinal
A onda sonora pode ser considerada uma onda deslocamento
ou uma onda de pressão
tkxstxs sin, máx
tkxptxp cos, máx
máxmáx svp
A vibração provoca uma série periódica de sucessivas compressões e rarefacções
4
5
São essas variações de pressão numa onda sonora que resultam numa força que provocam uma força oscilando no tímpano, levando a sensação de audição
http://www.blackwellpublishing.com/matthews/ear.html
Ouvido externo - Ouvido médio - Ouvido interno1) Canal auditivo 2) Tímpano 3) Martelo 4) Bigorna 5) Estribo 6) Janela oval 7) Tromba de Eustáquio 8) Cóclea 9) Nervo auditivo
6
ESPECTRO SONORO
7
8
INTENSIDADE E NÍVEL SONORO
dB log 100I
I
Para medirmos o nível de intensidade sonora usamos uma escala logarítmica chamada de decibel, dB o decibel (dB), que corresponde a um décimo de bel (B)
onde é a intensidade do som no limiar da audibilidade ( o som audível mais baixo):
A equação para decibel é dada por :
212
0 W/m10 I
A intensidade do som, I está relacionada com a energia transportada pela onda sonora indica o fluxo da potência acústica sobre uma dada área
No SI, a unidade para a medida de I é dada por : 2W/m (watt por metro quadrado)
0I
valor de referencia
Esta a unidade é definida em termos de uma escala logarítimica, porque a intensidade absoluta dos sons varia numa escala muito grande .
9
Fonte I/Io dB DescriçãoRespiração normal 100 0 Limite de audição
Biblioteca 103 30 Muito silencioso
Conversação normal 105 50 Calmo
Camião pesado 109 90 Exposição prolongada provoca danos no ouvido
Concerto rock (a 2 m)
1012 120 Limite de dor
Jacto na descolagem 1015 150
Motor de foguetão 1018 180
NÍVEIS SONOROS DE ALGUMAS FONTES
10
Reverberação
Eco
O som propaga-se em diversos meios sólidos, líquidos ou gasosos, mas a sua velocidade de propagação varia de meio para meio e até com a temperatura
A velocidade de uma onda sonora no ar para temperaturas em torno da temperatura ambiente
Velocidade de propagação do som: no ar é de 340 m/s (à temperatura ambiente) na água é de 1 500 m/s no aço é de 5 000 m/s.
C
O C)m/s 6.0( m/s 331 Tv celsius graus em ra temperatua é C T
C0 a som do e velocidada é m/s 331 11
EFEITO DOPPLER
Quando um veículo tem a sirene ligada durante o seu deslocamento numa estrada, a frequência do som que se ouve por um observador parado é mais elevada quando o veículo se aproxima do que quando o veículo se afasta efeito Doppler
Emissor e receptor de ondas sonoras imóveis
v
ff '
frequência f’ do receptor = frequência f do emissor
vv F
f
v
fx F '
F''
vv
vf
vf
f’ → frequência aparente
f → frequência real
v → velocidade do som
→ velocidade da fonteFv12
F''
vv
vf
vf
f
v
fx F '
EFEITO DOPPLER quando o observador (ou o detector) se aproxima ou se afasta da fonte emissora que está parada
v
vvf
vf Drel
F
D
vv
vvff
v
vvf
vf Drel
Quando o detector e o emissor estiverem em movimento
Em a e b o detector se aproxima da fonte
Quando o detector se afasta da fonte
13
Neste caso o que altera é a velocidade
ONDAS DE CHOQUE
Na equação F
'vv
vff
quando ' fvv F
vv F
http://paws.kettering.edu/~drussell/demos.html 14
Ao voar, a uma velocidade supersónica, um avião cria, no seu rasto, um fenómeno chamado «estampido sónico»? Ou seja, um barulho parecido com o ribombar de um trovão
No momento em que um avião atravessa a barreira do som, forma-se uma enorme nuvem à sua volta. A grande variação de pressão na onda de choque faz com que a água presente no ar se condense sob a forma de gotículas. Chama-se "cone de Mach".
VELOCIDADE SUPERSÓNICA
Se o avião voar bem baixo, o barulho pode até partir os vidros das janelas das habitações! No entanto, ao contrário do que se possa pensar, quando um avião ultrapassa a velocidade supersónica, o voo passa a ser suave, porque se passa a voar mais rápido do que as ondas de pressão
vv F
http://paws.kettering.edu/~drussell/demos.html
15
PRINCÍPIO DA SOBREPOSIÇÃO
Dois pulsos ondulatórios, vindo de direcções opostas, que se propagam numa corda esticada e se combinam num dado ponto. O deslocamento resultante é a soma dos deslocamentos individuais.
A sobreposição de ondas não afecta de nenhum modo a progressão de cada umaA sobreposição de ondas não afecta de nenhum modo a progressão de cada uma
http://paws.kettering.edu/~drussell/demos.html16
http://paws.kettering.edu/~drussell/demos.html
INTERFERÊNCIA CONSTRUTIVA E INTERFERÊNCIA DESTRUTIVA
nodoantinodo
2
ondas estacionárias
tkxytxy m cossin2,
Ondas que se propagam na mesma direcção
Para duas ondas com a mesma amplitude e a mesma frequência angular
Ondas que se propagam em direcções opostas
Interferência construtiva As cristas das ondas individuais ocorrem nas mesmas posições
Interferência destrutiva O máximo de uma onda coincide com o mínimo da outra
tkxAtxy sin,
17
ONDAS ESTACIONÁRIAS
tkxAtxy cossin2, matematicamente esta equação se parece mais como um oscilador harmónico simples do que com o movimento ondulatório para ondas progressivas
é um padrão de oscilação que resulta de duas ondas que se propagam em sentidos opostos
amplitude
A amplitude máxima do MHS tem valor 2A amplitude da onda estacionária
Cada partícula oscila com frequência
1sin kx ...,2
5 ,
2
3 ,
2
kxA amplitude máxima ocorre quando
como as posições de máxima amplitude (antinodos) são 2
k
18
4 ,...
4
5 ,
4
3 ,
4 ...,
2
5 ,
2
3 ,
2
2 n
xx onde ... 3, 2, ,1n
A amplitude mínima ocorre quando 0sin kx ...,3 ,2 , kx
2 ,...
2
3 , ,
2 ...,3 ,2 ,
2 n
xx onde ... 3, 2, ,1n
Da mesma forma as posições de mínima amplitude (nodos) são