Ac

1
Acústica
2
Acústica

• Acústica é o estudo das ondas sonoras
• Ondas sonoras são mecânicas, longitudinais e
  tridimensionais
• Ondas sonoras não se propagam no vácuo

3
Acústica A Freqüência do Som

• Infra-som sons com freqüências abaixo de 20Hz.
  Não perceptível ao ser humano
• Ultra-som sons com freqüências acima de
  20000Hz. Não perceptível ao ser humano
• Som audível sons com freqüências perceptíveis ao
  ser humano (20Hz a 20000Hz)

4
Acústica A Velocidade do Som

• As ondas sonoras propagam-se em meios sólidos,
  líquidos e gasosos, com velocidades que dependem
  das diferentes características dos materiais. De
  um modo geral, as velocidades maiores ocorrem nos
  sólidos e as menores, nos gases.
• A 20C, o som propaga-se no ferro sólido a
  5100m/s, na água líquida a 1450m/s e no ar a
  343m/s.

? Densidade ? velocidade ?
5
Acústica A Altura do Som

• qualidade que permite diferenciar um som de alta
  freqüência (agudo) de um som de baixa freqüência
  (grave). A altura do som depende apenas da
  freqüência.

Som alto - Freqüência maior - som agudo Som baixo
- Freqüência menor - som grave

• As notas musicais possuem alturas sonoras
  diferentes, isto é, cada nota possui uma
  freqüência característica.

6
Acústica A Intensidade do Som

• qualidade que permite diferenciar um som forte de
  um som fraco. A intensidade do som está
  relacionada com energia que a onda transfere e
  com a amplitude da onda.

Um som de maior volume
Uma onda sonora de maior amplitude.
Maior transporte de energia pela onda
Som de maior intensidade
7
Intensidade do Som

• Intensidade física

• Unidade no SI

8
Intensidade do Som

• Mínima intensidade física ou limiar de
  audibilidade (Io) é o menor valor da intensidade
  física ainda audível, vale

• Máxima intensidade física ou limiar de dor
  (Imáx) é o maior valor da intensidade física
  suportável pelo ouvido, vale

9
Intensidade do Som

• Intensidade auditiva ou nível sonoro ( ? )

• Um ambiente com
• ?40dB é calmo
• ?60dB é barulhento
• ?mais de 80dB já constitui poluição sonora.

10
Acústica O Timbre do Som

• Qualidade que permite diferenciar duas ondas
  sonoras de mesma altura e mesma intensidade,
  emitidos por fontes distintas.
• O timbre está relacionado à forma da onda emitida
  pelo instrumento.

11
Reflexão do Som

• Persistência acústica menor intervalo de tempo
  para que dois sons não se separem no cérebro. A
  persistência acústica do ouvido humano é de 0,1s.
• Um ouvinte consegue distinguir dois sons
  distintos desde que os receba em intervalos de
  tempo maiores (ou iguais) a 0,1s.
• Esse fato possibilita ao observador perceber o
  fenômeno da reflexão do som em três níveis eco,
  reverberação e reforço.

12
Reflexão do Som

• ?tintervalo de tempo para que o som que foi
  emitido pelo observador e refletido seja recebido
  pelo mesmo.

• Eco ocorre quando ?t ? 0,1s. O observador ouve
  separadamente o som direto e o som refletido.
• Reverberação ocorre quando ?t lt 0,1s. Há um
  prolongamento da sensação auditiva.
• Reforço ocorre quando ?t ? 0s. Há somente um
  aumento da intensidade sonora.

13
Freqüências Naturais e Ressonância

• Batendo-se numa das hastes do diapasão, as duas
  vibram com determinada freqüência (normalmente,
  440Hz). Essa é a freqüência natural (ou própria)
  do diapasão.

• Todos os corpos possuem uma freqüência própria
  (prédio, ponte, copo, etc.).

14
Exemplo de Ressonância

• A ponte de Tacoma Narrows entrou em ressonância,
  provocada pela vibração dos cabos metálicos
  existentes em sua estrutura. Suas amplitudes de
  oscilação aumentaram a ponto de provocar sua ruína

15
Efeito Doppler

• O efeito Doppler, para ondas sonoras, constitui o
  fenômeno pelo qual um observador percebe uma
  freqüência diferente daquela emitida por uma
  fonte, devido ao movimento relativo entre eles
  (observador e fonte).
• É o que acontece quando uma ambulância, com sua
  sirene ligada, passa por um observador (parado ou
  não). Enquanto a ambulância se aproxima, a
  freqüência por ele percebida é maior que a real
  (mais aguda) mas, à medida que ela se afasta, a
  freqüência percebida é menor (mais grave).

16
Observador em Repouso e fonte em movimento

• Fonte aproxima-se do observador O1 haverá um
  encurtamento aparente do comprimento de onda ?1,
  em relação ao ? normal. A freqüência percebida
  pelo observador será maior que a freqüência real
  da fonte.
• Fonte afasta-se do observador O2, haverá um
  alongamento aparente do comprimento de onda ?2,
  em relação ao ? normal. A freqüência percebida
  pelo observador será menor que a freqüência real
  da fonte.

17
Observador em Repouso e fonte em movimento

• Para o observador O1, que se aproxima de F,
  haverá um maior número de encontros com as
  frentes de onda, do que se estivesse parado. A
  freqüência por ele percebida será maior que a
  normal.
• Para o observador O2, que se afasta de F, haverá
  um menor número de encontros com as frentes de
  onda, do que se estivesse parado. A freqüência
  por ele percebida será menor que a normal.

18
Efeito Doppler - Conclusão

• Movimento de aproximação entre fonte e
  observador

• Movimento de afastamento entre fonte e
  observador

19
Exercícios

• 2. (PUC-RS) Quanto a sua natureza e forma de
  propagação, as ondas podem ser classificadas em
  eletromagnéticas ou mecânicas, de longitudinais
  ou transversais. Uma das evidências que as ondas
  sonoras são longitudinais é que elas não sofrem
• a)    reflexão.
• b)    refração.
• c)     interferência.
• d)    polarização.
• e)     difração.

Alternativa D
20
Exercícios

• 3. (Unirio) Dois operários, A e B, estão parados
  no pátio de uma fábrica. Em certo instante, a
  sirene toca. O operário B ouve o som da sirene
  1,5 s após o operário A tê-lo ouvido.
  Considerando a velocidade do som constante e de
  módulo 340 m/s, a distância, em metros, entre os
  dois operários é

21
Solução - 3
Alternativa C
22
Exercícios

• 4. (FEI-SP) Quando uma onda sonora atinge uma
  região em que a temperatura do ar é diferente
  altera-se
• a freqüência.
• o comprimento de onda.
• o timbre.
• a intensidade do som.
• a altura do som.

f constante Temperatura varia Densidade varia V e
? variam
Alternativa B
23
Exercícios

• 6. (Fatec-SP) Quando uma onda sonora periódica se
  propaga do ar para a água
• o comprimento de onda aumenta.
• o comprimento de onda diminui.
• a freqüência diminui.
• a velocidade diminui.
• nda.

f constante Densidade aumenta V e ? aumentam
Alternativa A
24
Exercícios

• 7. Uma pessoa em P1 emite um som que alcança o
  ouvido de outra pessoa, situada em P2, no fundo
  do mar. Qual dos caminhos mostrados na figura
  deste problema poderia representar a trajetória
  seguida pela onda sonora de P1 até P2?
• P1AP2.
• P1BP2.
• P1CP2.
• P1DP2.
• P1EP2.

f constante Densidade aumenta V e ?
aumentam Ângulo aumenta Afasta da normal
Alternativa D
25
Exercícios

• 8. (Fafeod-MG) Uma pessoa, a 680m de distância de
  um obstáculo refletor, dá um grito e ouve o eco
  de sua voz. A velocidade do som no ar é de
  340m/s. O tempo gasto entre a emissão do som e o
  momento em que a pessoa ouve o eco, em segundos,
  é igual a
• um valor que não pode ser calculado com os dados
  fornecidos.
• 1
• 2
• 4
• 8

Distância percorrida pelo som d 2?680
1360m Velocidade do som 340m/s
Alternativa D
26
Exercícios

• 9. (UFU-MG) Um estudante de Física se encontra a
  uma certa distância de uma parede, de onde ouve o
  eco de suas palmas. Desejando calcular a que
  distância se encontra da parede, ele ajusta o
  ritmo de suas palmas até deixar de ouvir o eco,
  pois este chega ao mesmo tempo que ele bate as
  mãos. Se o ritmo das palmas é de 30 palmas por
  minuto e a velocidade do som é de aproximadamente
  330m/s, a sua distância da parede é de

Freqüência das palmas f30 palmas/min Velocidade
do som 330m/s Intervalo de tempo entres as
palmas (T) tempo de eco (?t)
27
Exercícios Solução 9
Freqüência das palmas f30 palmas/min Velocidade
do som 330m/s Intervalo de tempo entres as
palmas (T) tempo de eco (?t)
Alternativa C