26 ondas sonoras

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26 ondas sonoras

  1. 1. Ciências da Natureza e suas Tecnologias – FÍSICA Ensino Médio, 2ª SérieONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER
  2. 2. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER ACÚSTICA
  3. 3. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER O QUE É SOM?São ondas mecânicas que se propagam em meiosmateriais. Imagem: Wilfredor / GNU Free Documentation License.
  4. 4. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORAS EEFEITO DOPLLER PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOM• Os principais efeitos com os quais os engenheiros de som e músicos têm que lidar são:• Difração• Reflexão• Interferência• Refração• Efeitos de transmissão, absorção e dispersão das ondas (1).
  5. 5. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLEROndas podem ser longitudinais.Portanto, as ondas sonoras sãolongitudinais. Imagem: Popular Science Monthly Volume 13 / Public Domain
  6. 6. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLERLONGITUDINAL: ONDA SE PROPAGA NA MESMA DIREÇÃO DO PULSO Imagem: August Adolf Eduard Eberhard Kundt / Public Domain
  7. 7. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER VELOCIDADE DO SOM Vsólido > Vlíquido > Vgasoso
  8. 8. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER FREQUÊNCIA AUDÍVEL Infrassom Audível Ultrassom 20 Hz 20.000 Hz VELOCIDADE DO SOM NO AR 340 m/s a 20º 330 m/s a 0ºC
  9. 9. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER ALTURA: diferencia sons graves (baixo) de sons agudos (alto). Está relacionado à frequência da onda. agudo A grave A Imagem: Pluke / Public Domain
  10. 10. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER INTENSIDADE (VOLUME): diferencia sons fortes de sons fracos. Está relacionado à amplitude da onda. A A Fraco Forte Imagens: Pluke / Public Domain
  11. 11. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLERTIMBRE: diferencia sons de mesma altura,mesma intensidade tocados em instrumentosdiferentes. Está relacionado à forma da onda. Som Musical Simples Ruido, rock n’ roll, etc Imagens: SEE-PE
  12. 12. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER RESSONADORES • Cada instrumento musical possui uma "assinatura“ - um conjunto de características sonoras a ele associado que permite uma descrição matematicamente precisa dos sons que produz. • Vimos que o som pode ser representado pela soma de diversas ondas individuais, conhecidas como componentes de Fourier. • O resultado acústico da combinação de amplitudes, tempo de duração de cada um dos harmônicos presentes no som resultante, tipo do material de que é feito o instrumento e a forma de excitação do ar produz a forma sonora peculiar de cada instrumento, conhecida como timbre (2).Texto extraído do site:
  13. 13. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER NÍVEL SONORO é a relação entre a intensidade do som ouvido e a intensidade mínima. LIMIAR DE AUDIÇÃO: I0 = 10-12 W/m2 I   10. log10 ( ) I0 unidade : decibel (dB)
  14. 14. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER Escritório com Sussurose máquinas de Sirene de Riso suave escrever Barco e Conversas em Tráfego Oficina de Sensação Limiar de Lar tranquilo urbano calderaria dolorosa Sons audição Intensidade Sonora (db) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 ECO é a reflexão do som. Imagem: Marek Mazurkiewicz / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
  15. 15. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER HARMÔNICOS A soma das diversas frequências individuais de uma onda sonora pode ser representada, genericamente, como (3): SOM = C1 + C2 + C3 + C4 + C5 + C6 + ...• Cada termo Ci corresponde a uma determinada frequência, múltipla da frequência do termo C1. Chamamos de "série harmônica”.• Decomposição harmônica do Lá fundamental (Lá4), de 440 Hz:• Primeiro harmônico (fundamental): 440 Hz.• Segundo harmônico (primeiro sobretom): 880 Hz• Terceiro harmônico(segundo sobretom): 1760 Hz
  16. 16. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER TUBOS SONOROS Tubo Sonoro As duas extremidade são abertas Aberto Tubo Sonoro Uma extremidade é fechada e a outra aberta Aberto
  17. 17. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER PRIMEIRO HARMÔNICO TUBOS ABERTOS v v  f  f   1 1 2l l  1  2 1 v 1 v f1   f1  1 2l SEGUNDO HARMÔNICO 2  2 2l l  2  2 2 v 2v f2   f2  2 2l Imagens: SEE-PE
  18. 18. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER TERCEIRO HARMÔNICO TUBOS ABERTOS 3  3 2l l  3  2 3 v 3 v f3   f3  3 2l QUARTO HARMÔNICO 4  4 2l l  4  2 4 v 4v f4   f4  4 2l Imagens: SEE-PE
  19. 19. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER Tubos abertos para harmônico n n  n 2l l  n  2 n v nv fn   fn  n 2l
  20. 20. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLERPRIMEIRO HARMÔNICO TUBOS FECHADOS v v  f  f   1 1 4l l  1  4 1 v 1 v f1   f1  1 4lTERCEIRO HARMÔNICO 3  3 4l l  3  4 3 v 3 v f3   f3  3 4l Imagens: SEE-PE
  21. 21. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER QUINTO HARMÔNICO TUBOS FECHADOS 5  5 4l l  5  4 5 v 5v f5   f7  5 4l SÉTIMO HARMÔNICO 7  7 4l l  7  4 7 v 7v f7   f7  7 4l Imagens: SEE-PE
  22. 22. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER Tubos fechados para harmônico n Sendo n um número ímpar 4  n 4l l  n  n n v nv fn   fn  n 4l
  23. 23. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER O EFEITO DOPPLER DO SOM• No efeito Doppler do som, énecessário distinguir assituações em que ele é causadopelo movimento da fonte ou do Detector vobservador. Isso porque o som Fontepropaga-se no ar e ambospodem ter velocidades relativasa este. Já para a luz, que sepropaga no vácuo, importa Imagens: SEE-PEapenas a velocidade relativaentre a fonte e o observador (4).
  24. 24. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER EFEITO DOPPLER Fonte(VF) Observador(V) - + - +
  25. 25. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLERf’ frequência aparente (percebida pelo ouvinte)f frequência real da fonte v  vo f  f .( ´ ) v  vF v  velocidade do som vo  velocidade do observador vF  velocidade da fonte
  26. 26. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER CONCLUSÃO •Essa assinatura mostra que a Física está direta e intimamente ligada aos detalhes da percepção musical. Física e Música... a Arte, de um modo geral, nunca serão objetivas e precisas a ponto de serem uma unanimidade, mas a simetria e a beleza observadas nas leis que governam a combinação das estruturas matemáticas, usadas na descrição dos sons, guardam estreita relação com a área da Música conhecida como Harmonia. Nossa proposta foi apresentar alguns dos princípios em que a Acústica se baseia, os mecanismos de produção de som, o conceito das séries e da análise de Fourier e algumas das diferenças entre sons produzidos por diversos instrumentos e voz humana. Com isso, obtivemos os elementos necessários para distinguir sons gerados por diferentes instrumentos musicais mediante a análise da sua série harmônica ou “assinatura sonora”. •Assim, a Física e a Matemática permitem a descrição e a compreensão objetivas das infinitas possibilidades de combinação de sons criadas pelos grandes mestres da Música. Elas podem ser vistas em vez de ouvidas na análise dos sons de suas obras e no perfeito equilíbrio entre as formas de onda instintivamente combinadas para formá-las.Texto extraído do site: http://www.cea.inpe.br/~alex/FisicadaMusica/fisica_da_musica.pdf
  27. 27. FÍSICA, 2º ANOTópico – ONDAS SONORASE EFEITO DOPPLER FIM DA AULA
  28. 28. Tabela de Imagens Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso 3 Wilfredor / GNU Free Documentation http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Marac 28/03/2012 License. a_tambor_y_furruco.svg 5 Popular Science Monthly Volume 13 / http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PSM_V 28/03/2012 Public Domain 13_D058_Sound_waves_2.jpg?uselang=pt-br 6 August Adolf Eduard Eberhard Kundt / http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kundt_ 28/03/2012 Public Domain tube.png 7 Zina Deretsky, National Science http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hearin 28/03/2012 Foundation, USA/ Public Domain g_mechanics.jpg 9 e 10 Pluke / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CPT- 28/03/2012 sound-pitchvolume.svg11, 17, 18, 20, SEE-PE. SEE-PE. 28/03/2012 21 e 23 14 Marek Mazurkiewicz / Creative 28/03/2012 Commons Attribution-Share Alike 3.0 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chirop Unported. tera_echolocation.svg

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