som e ondas

ONDAS

É uma perturbação (energia) que se propaga em um meio.

Não transporta matéria

Transporta energia

Ondas são detectáveis

Se a água fosse invisível não veríamos a onda

Mas notaríamos uma evidência dela quando a

rolha B começasse a oscilar

Fonte: Canto, E L. Ciências Naturais – 8° ano

Classificação

Forma:

- Onda longitudinal

- Onda transversal

Direção de Propagação

- Onda unidimensional

- Onda bidimensional

- Onda tridimensional

Natureza

- Onda mecânica

Se propaga em meios materiais

Som, onda na água, onda em corda

- Onda eletromagnética

Se propaga em alguns meios materiais e no vácuo

Luz, onda de rádio, onda de tv

Espectro Eletromagnético

Elementos da Onda

A

vale vale

crista crista

ACÚSTICA

SOM

Objeto em vibração

Energia para o ar

Ondas

Com um detector apropriado podemos perceber os efeitos dessas ondas

Ondas sonoras = longitudinais

Propriedades do Som

Intensidade sonora

amplitude

Forte /

Fraco

(volume)

Amplitude intensa

Mexer no botão de controle de volume de um aparelho de som é alterar o nível de intensidade do som que sai

pelos auto-falantes.

Escala de Intensidade Sonora

Fon

te: Can

to, E L. C

iências N

aturais – 8

° ano

Propriedades do Som

Altura

frequência Agudo / grave

Som alto = agudo Alta frequência

Som baixo = grave Baixa frequência

Propriedades do Som

• Investigando a

altura do som

Faça uma régua vibrar nos

comprimentos de 10 cm, 15 cm,

20 cm e 25 cm.

Depois tente 8 cm, 12 cm, 16 cm

e 20 cm.

Com duas réguas: coloque-as

com diferentes comprimentos

para fora da mesa. Bata em uma

e logo depois na outra. Consegue

ouvir e ver a diferença?

Propriedades do Som

• Investigando a

altura do som

Propriedades do Som

• Investigando a altura do som

As notas musicais e a altura de um som

Propriedades do Som

Timbre

Está relacionada a capacidade da orelha humana em diferenciar dois sons de mesma frequência emitidos por fontes diferentes

Ocorre por causa da forma da onda

Frequência

Ouvido humano 20 a 20.000 Hz

Infrassom / Ultrassom

Velocidade

ar v=340m/s Depende da temperatura

Sólidos e líquidos v

Propriedades do Som

• Sons em cordas

• Sons em tubos

• Propagação do som nos sólidos

• Audição e fala

Investigações

Sons em cordas

• Investigando o papel do comprimento da corda na altura do som

1. Maior comprimento →

2. Menor comprimento →

Menor frequência Som mais grave

Maior frequência Som mais agudo

• Investigando o papel da espessura da corda na altura do som

1. Maior espessura →

2. Menor espessura →

Sons em cordas

Corda mais grossa Som mais grave

Corda mais fina Som mais agudo

• Investigando o papel da tensão na altura do som

1. Maior tensão →

2. Menor tensão →

Sons em cordas

Corda mais esticada Som mais agudo

Corda menos esticada Som mais grave

Aplicação – Instrumentos de corda

Harpa Irlandesa

Berimbau

Piano

Balalaica

Alaúde

Violão

• Espessura das cordas → calibrada pelos fabricantes

• Tração → regulada com as cravelhas, que é o que o violonista faz quando afina o instrumento

• Comprimento da corda → varia conforme se pressionam as cordas com os dedos contra o braço do instrumento

http://www.geocities.ws/lorotempest/fisica_no_violao.html

• 6 cordas de mesmo tamanho e espessuras diferentes

• Afinação padrão → cordas tensionadas até certo ponto: da corda mais grossa para a mais fina

MI (82,4hz) ; LA (110hz); RE (146hz) ; SOL (195hz) ; SI (246hz) ; MI (329hz)

• Caixa de ressonância → formato em 8 – sempre há regiões da caixa que entram em ressonância com cada som emitido pelas cordas, amplificando-as

Violão

Sons em tubos

• Investigando a produção do som em tubos

1. Mais cheio →

2. Menos cheio → Menor frequência Som mais grave

Maior frequência Som mais agudo

Gaita de fole

Lituus

Clarinete

Flauta de Pã ou Zampona

Flauta

Aplicação – Instrumentos de sopro

• Afinação → tamanho dos tubos (quando existentes)

• Quanto maior é o instrumento → mais baixa a afinação → mais grave a sonoridade

• Instrumentos que não possuem tubos, como a gaita, o acordeão e outros instrumentos de palheta livre, a afinação depende do tamanho da palheta

• Timbre → depende do meio de produção do som (palhetas, lábios, arestas), do formato e do comprimento dos tubos



• Para controlar a altura da nota obtida:

1. Variar a intensidade (e às vezes o ângulo) de entrada do ar no instrumento para alternar entre as notas

2. Alterar o comprimento efetivo do tubo. Isso pode ser feito por válvulas de movimento linear (pistões) ou rotativas (como nos trompetes e na trompa) ou variando o comprimento do tubo por um mecanismo deslizante (vara) - como no trombone

3. Introduzir furos ao longo do tubo, que permitem aumentar ou diminuir o comprimento de onda ou anular certas harmônicas. Este tipo de mecanismo é usado nas flautas, clarinetes, saxofones etc.

Propagação do som nos sólidos


• Investigando quais propriedades do som são alteradas quando ele se propaga nos sólidos

1. Metal →

2. Madeira e plástico → Menor velocidade de propagação Som menos intenso

Maior velocidade de propagação Som amplificado


• A velocidade de propagação do som num meio depende da rigidez e da densidade do meio

• Como esses dois fatores variam enormemente de um material para outro, temos velocidades extremamente diferentes para o som em meios diferentes

• Quando o som passa a se propagar de um meio para outro, há a variação da velocidade, do comprimento de onda, mas nunca da frequência, pois se trata de uma característica da fonte que está emitindo a onda sonora

Propagação do som nos sólidos Meio Velocidade (m/s)

Ar 346

Água 1498

Ferro 5200

Vidro 4540

• O som não se propaga no vácuo

• A velocidade do som no ar pode variar dependendo de sua temperatura e umidade

• A 15°C a velocidade é de 340m/s, mas a 0°C é de 331,6 m/s (medição da Academia de Ciências de Paris em 1882)

• Para cada elevação de 1°C, a velocidade do som no ar aumenta em 0,62 m/s

http://www.brasilescola.com/fisica/reflexao-refracao-som.htm http://www.proteve.net/som.html

Aplicação – Ouvindo debaixo da água

• O som se propaga cinco vezes mais rápido pela água do que pelo ar, por isso os sons debaixo d’água parecem mais intensos

Ciência divertida – Som. 4ª ed. Terry Cash & Bárbara Taylor. Editora Melhoramentos, 1994. Imagem: http://www.luciana-vieira.com/2010/08/os-poderes-do-sal-grosso.html

• Quando falamos ou cantamos, por exemplo, ouvimos uma voz linda; quando gravamos... Fica horrível!

• Quando escutamos nossa voz no dia a dia, recebemos informações por via aérea (som da voz pelo ar) e por via óssea (pela vibração dos ossos e também músculos e líquidos do corpo), e o som fica mais grave (grosso) que o som do gravador, que é mais próximo de como os outros nos ouvem.

Aplicação – Por que o som da nossa voz sai diferente nas gravações

http://linguagemdireta.com.br/blog/?p=24

Audição

• Investigando o funcionamento da orelha e do tímpano

1. Orelha externa →

Maior o cone Som amplificado

Função: • coletar e encaminhar as ondas sonoras até a

orelha média • amplificar o som • auxiliar na localização da fonte sonora • proteger a orelhas média e interna.

Audição

• Investigando o funcionamento da orelha e do tímpano

2. Tímpano →

Vibração do ar se transmite para a membrana

Função: • Vibra no seu todo, deslocando-se para dentro

e para fora da orelha média (fases de compressão e de rarefação), como um pistão, juntamente com o cabo do martelo, ao qual está intimamente fixado

Audição

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ouvido_externo

• Na orelha interna, a cóclea transforma as vibrações em mensagens elétricas, levadas ao cérebro pelo nervo auditivo para serem “interpretadas” como sons

• O martelo, a bigorna e o estribo são ossículos da orelha média, cuja função é amplificar as vibrações do tímpano, passando-as para a orelha interna

http://www.forl.org.br/pdf/seminarios/seminario_28.pdf

Audição

Fala

• Investigando o funcionamento das pregas vocais

1. Bexiga →

2. Elásticos →

Maior a tensão Maior a frequência Som mais agudo

Menor o copo Menor tensão Som mais grave

Fala

Função das pregas vocais:

1. Proteção das vias aéreas superiores: assim como a epiglote, toda vez que deglutimos as pregas vocais se fecham

2. Reflexo da tosse: quando algum elemento estranho consegue penetrar em direção às vias respiratórias as pregas vocais realizam o "reflexo da tosse" na tentativa de expulsá-lo

Fala

Função das pregas vocais:

3. Selamento laríngeo: quando fazemos força, seja quando precisamos deslocar um objeto no espaço, seja fazendo exercícios de musculação, seja para mergulhar na piscina, para "ir ao banheiro" ou para "dar à luz", nossas pregas vocais tendem a se fechar realizando o fechamento laríngeo para que tenhamos "força" para executar a tarefa

4. Função de fonação

• Durante as atividades dos itens 1, 2 e 3 as pregas vocais se fecham e se apresentam tensionadas. Para a fonação, no entanto, devem estar relaxadas, para vibrar

• Quando as pregas vocais vibram apresentam um padrão de abertura e fechamento extremamente rápido, não visível a olho nu

Fala

Fala • Se temos o impulso de fonar, as pregas vocais

devem estar relaxadas para que o ar vindo dos pulmões, através do "efeito Bernoulli" possa sugar as pregas uma em direção a outra

• O som da voz resulta do equilíbrio entre duas forças: a do ar que vem dos pulmões, que pode ser chamada de força aerodinâmica, e a força muscular oriunda das pregas vocais, que pode ser chamada de força mioelástica (pressão subglótica, que afasta as pregas vocais e permite a saída de ar)

http://dicasdevoz.blogspot.com.br/2009/10/funcoes-das-pregas-vocais.html

Vídeos:

• mostram a abertura e o fechamento da cavidade nasal quando respiramos e falamos

• mostram as pregas vocais em funcionamento. É possível ver, usando uma luz estroboscópica, as pregas vibrando com a passagem do ar pela garganta

• mostram o movimento de toda a cavidade nasal-bucal para formar sons mais graves e mais agudos

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=ajbcJiYhFKY

http://www.youtube.com/watch?v=SGZkLcsS2DU

Fala

• As ondas produzidas pelas pregas vocais são modificadas pelas cavidades oral e/ou nasal, pela elevação do véu palatino. Os movimentos da língua, maxilar, e lábios, dão forma à cavidade oral, dependendo do som a ser produzido

• Durante a fonação, as pregas vocais abrem e fecham de forma quase periódica. Na fala de adultos, o valor da freqüência de vibração é, em média, 120 Hz para homens, 220 Hz para mulheres e 240 Hz para as crianças

Fala

http://www.fisica.ufmg.br/~acustica/roteiros/rot8.pdf

• A voz envelhece? Como todo o corpo, a voz também passa por modificações com a idade, que são mais evidentes a partir dos 60 anos, com grande variação de pessoa para pessoa. A voz pode ficar mais fraca, mais trêmula, mais grossa nas mulheres e mais fina nos homens.

Fala

http://linguagemdireta.com.br/blog/?p=24

Construindo instrumentos musicais

• Sons em cordas

Harpa com fios de nylon

Baixo de corda


• Sons em tubos


• Carrilhões


• Fazer questões sobre os instrumentos, para que eles investiguem:

• Como você consegue fazer um instrumento produzir um som mais alto (agudo)?

• Você pode construir um instrumento musical com material variado? Como você acha que isso influenciaria no som do seu instrumento?

• etc...

Por que ouvimos um som parecido com o

das ondas do mar quando aproximamos

uma concha da orelha?

Ressonância

Quando uma fonte emite uma onda que possui

frequência igual à frequência natural de vibração

de um corpo próximo

O corpo poderá vibrar com

amplitude cada vez maior

http://www.youtube.com/watch?v=dvRHK4yA8rc

Os ruídos do ambiente podem criar ressonância dentro

da concha por excitar as frequências de ressonância do

ar em seu interior. Isso nos dá a sensação de estarmos

ouvindo o movimento das ondas do mar.

Voltando à questão da concha...

Se a pessoa ajustar a

frequência dos impulsos

iniciais de seu corpo com

a frequência natural de

vibração da prancha

conseguirá um efeito

melhor.

Reflexão: Reforço, Reverberação e Eco

Reforço Impressão de que o som

se torna mais “possante”.

O som refletido chega

quase junto com o som

original

Ambos se reforçam,

dando sensação de

maior intensidade


Reforço


Reverberação

Paredes mais distantes

Som refletido demora

mais

Impressão de continuidade do

som, principalmente no fim da

duração de uma nota.


Reverberação


Eco 0,1 s = intervalo para dois sons serem

ouvidos com clareza

persistência auditiva

Absorção

Placas de

isolamento acústico

Ao entrar nos poros o ar

sofre sucessivas reflexões

Parte da energia

é absorvida

Intensidade baixa

Efeito Doppler

Ultrassom

f > 20000Hz

Sonar

Exame por Ultrassonografia

Mecanismo de orientação

do morcego

Estrondo supersônico

(1) Subsônico; (2) Mach 1; (3) supersônico e (4) onda de choque

Ao nível do mar e em condições

de atmosfera padrão, a velocidade

do som é de 1226 km/h

http://luisprandel.blogspot.com.br/2012/09/fisica-barreira-do-som.html

→ Há um acúmulo de ondas no nariz do avião

→ Barreira Sônica: se V = 1226 km/h por algum tempo, à

frente do avião se formaria uma verdadeira muralha de

ar, pois todas as ondas formadas ainda continuariam no

mesmo lugar em relação ao avião

→ Se o avião continuar a acelerar, ultrapassando a

velocidade do som, ele estará deixando para trás as

ondas de pressão que vai produzindo

→A intensidade do estrondo sônico depende de vários

fatores: dimensões do avião, forma do avião, velocidade

do vôo e altitude

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=U3aGfUF5bXk

http://g1.globo.com/fantastico/videos/t/edicoes/v/onda-de-choque-foi-

responsavel-por-estilhacar-vidracas-do-stf-durante-voo-da-fab/2031316/

som e ondas

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