Conceito de Onda e Som

Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Ciências
Ensino Fundamental, 9º Ano
Conceito de onda e som, destacando os aspectos
físicos, biológicos e tecnológicos

CIÊNCIAS, 9º ANO
Conceito de Onda e Som, destacando os aspectos físicos,
biológicos e tecnológicos
Algumas curiosidades...
5. Por que, quando cai um raio, só
ouvimos o trovão depois de certo
tempo?
Mas antes de respondê-las, precisaremos
conhecer alguns conceitos fundamentais da
Física ...
2. Como é formada uma imagem numa
ultrassonografia?
1. Como os morcegos conseguem localizar
um inseto mesmo enxergando tão mal?
4. Como o sonar, que é tão fundamental
na navegação ou localização, funciona?
3. Por que, quando uma ambulância se
aproxima de nós com a sirene ligada,
o som parece estar oscilando mais do
que quando ela se afasta? Imagem: Autor desconhecido / disponibilizado por
Isis / Public domain.
Imagem: Autor Scott Sanchez / Public domain

CIÊNCIAS, 9º ANO
Um dos espetáculos mais
famosos e incríveis durante
as competições esportivas é
a “ola” da torcida.
Ondas
Visto de longe, a impressão é que a massa humana se move toda para
um lado das arquibancadas. Mas sabemos que isso não é verdade: cada torcedor
se move na direção vertical, e apenas quando recebe o ‘sinal’, cada integrante da
torcida responde à perturbação e, por assim dizer, ‘oscila’ em torno de sua posição
de equilíbrio, de modo que o que se desloca na arquibancada não são os
torcedores, mas o sinal ou perturbação.
Paul G. Hewitt. Física Conceitual, 9ª Edição.

CIÊNCIAS, 9º ANO
Ondas
Assim como as “olas”, as Ondas
são perturbações que se propagam em
um meio. Na propagação APENAS A
ENERGIA É TRANSPORTADA, não
havendo transporte de matéria.
Imagem: Autor desconhecido / Disponibilizado por M.arunprasad /
GNU Free Documentation License

CIÊNCIAS, 9º ANO
As ondas no cotidiano
As ondas estão sempre presentes nos mais diversos fenômenos e situações do cotidiano.
O reflexo de uma paisagem. Uma radiografia.
O som de um violão.
Imagem: Meanos / Creative
Commons Attribution-Share Alike 2.5
Generic
Imagem: Miguel303xm / Creative
Generic
Imagem: Nevit Dilmen / GNU Free
Documentation License

CIÊNCIAS, 9º ANO
Natureza das Ondas
As Ondas podem ter natureza Mecânica ou Eletromagnética
Ondas Mecânicas: Ondas que necessitam de um meio material para se
propagarem. Resultam de deformações provocadas em meios elásticos.
Transportam apenas energia mecânica.
Ex.: Ondas em cordas, ondas na superfície de um líquido, ondas sonoras, ondas sísmicas, etc.
Imagem: Autor CK-12 Foundation / Creative
Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

CIÊNCIAS, 9º ANO
Natureza das Ondas
Ondas Eletromagnéticas: Ondas que NÃO necessitam de um meio
material para se propagarem. Resultam de vibrações de cargas elétricas.
Transportam “pacotes” de energia que são os Fótons ou Quanta de energia.
Ex.: Ondas luminosas (luz), ondas de rádio ou de TV, micro-ondas, raios X, etc.
Imagem: Autor Philip Ronan / Creative

CIÊNCIAS, 9º ANO
Tipos de Ondas
Ondas Unidimensionais: Quando se
propagam numa só direção (uma dimensão -
1d).
Ex.: Som se propagando numa linha, ondas em uma
corda, etc.
Ondas Bidimensionais: Quando se
propagam ao longo de um plano (duas
dimensões – 2d).
Ex.: Ondas na superfície da água.
Imagem: Autor Roger McLassus / GNU Free
Documentation Licens
Imagem: Autor CK-12 Foundation / Creative

CIÊNCIAS, 9º ANO
Tipos de Ondas
Ondas Tridimensionais: Quando se propagam em tosas as direções (três
dimensões – 3d).
Ex.: Ondas Sísmicas, ondas sonoras (SOM) no ar, etc.
epicentro
foco
falha
ondas
Imagem: Autor Dollynarak / Public domain.

CIÊNCIAS, 9º ANO
Classificação das Ondas
Ondas Transversais: Ondas em que a direção de vibração é
PERPENDICULAR à de propagação.
Ondas Longitudinais: Ondas em que a direção de vibração é a MESMA que
a de propagação.
Ex.: Ondas em uma corda, ondas eletromagnéticas, a “ola” comentada no início da
aula, etc.
Ex.: Ondas sonoras (Som), onda em uma mola vertical sustentando um peso, etc.
Direção de
vibração
Propagação
Direção de vibração
Propagação

CIÊNCIAS, 9º ANO
Componentes de uma Onda
Imagem: AnselmoLacerda / GNU Free Documentation License

CIÊNCIAS, 9º ANO
Fenômenos ondulatórios
As ondas que se propagam num meio
material "batem" em obstáculos e "voltam"
para esse mesmo meio sem sofrer perdas
consideráveis de energia.
Reflexão
A’
A
obstáculo
ondas refletidas

CIÊNCIAS, 9º ANO
Quando a Onda passa de um meio
para outro com propriedades
distintas, mudando sua
velocidade de propagação e
comprimento de onda, mas
mantendo constante sua
frequência, sofre DESVIOS.
Refração

CIÊNCIAS, 9º ANO
Difração
Capacidade que as
ondas têm de contornar
obstáculos que
possuem a mesma
ordem de grandeza de
seu comprimento de
onda, modificando sua
direção de propagação.
Imagem: Autor Barakitty / GNU Free Documentation License

CIÊNCIAS, 9º ANO
Polarizar uma onda significa ORIENTÁ-LA
em uma única direção ou plano.
OBS.: A Polarização só ocorre com Ondas
Transversais!
Polarização
Imagem: Efeito de um filtro polarizador em uma fotografia. A Foto da direita utiliza o filtro /
PiccoloNamek / GNU Free Documentation License

CIÊNCIAS, 9º ANO
Quando duas ou mais ondas que se
propagam num meio se superpõem,
havendo uma “soma” de suas amplitudes.
Interferência
Imagem: Autor Sakurambo / Public domain

CIÊNCIAS, 9º ANO
1. Quando ocorre o encontro de duas cristas, ambas
aumentam sua amplitude.
2. Quando dois vales se encontram sua amplitude é
igualmente aumentada e os dois abaixam naquele
ponto.
3. Quando um vale e uma crista
se encontram, ambos irão
querer puxar cada elevação para
o seu lado. Se as amplitudes
forem iguais, elas se cancelam
(A = 0). Se diferentes, elas se
subtraem.
Interferência
+ =
+ =
+ =

CIÊNCIAS, 9º ANO
Velocidade da Onda
A velocidade de uma onda é a distância percorrida por uma onda por
unidade de tempo. É a velocidade com que uma perturbação se propaga
num determinado meio.
𝑣 =
𝜆
𝑇
𝑣 = 𝜆 ∙ 𝑓 𝑜𝑢
𝒐𝒏𝒅𝒆
𝒗 ≡ 𝑽𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒂 𝒐𝒏𝒅𝒂 (𝒎 𝒔 → 𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔)
𝜆 ≡ 𝑪𝒐𝒎𝒑𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒐𝒏𝒅𝒂 𝒎 → 𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐𝒔
𝒇 ≡ 𝑭𝒓𝒆𝒒𝒖ê𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒂 𝒐𝒏𝒅𝒂 𝑯𝒛 → 𝒉𝒆𝒓𝒕𝒛
𝑻 ≡ 𝑷𝒆𝒓í𝒐𝒅𝒐 𝒅𝒂 𝒐𝒏𝒅𝒂 𝒔 → 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔

CIÊNCIAS, 9º ANO
• O que é o som e como ele é produzido?
• O som é a propagação de uma
perturbação num meio mecânico.
• Obs.: Os sons são Ondas Mecânicas,
Longitudinais e Tridimensionais.
Som

CIÊNCIAS, 9º ANO
Produzindo uma onda sonora
Diapasão
Regiões de Alta
e Baixa Pressão
Imagem:
Wollschaf
/
GNU
Free
Documentation
License

CIÊNCIAS, 9º ANO
Como ouvimos um som?
• As moléculas do ar junto à
membrana do tímpano vibram,
fazendo com que a membrana
também comece a vibrar.
• A vibração do tímpano é
transmitida ao sistema
ósseo, constituído pelo
martelo, bigorna e estribo
(menores ossos do corpo
humano), passando pelos
canais semicirculares que
fazem a ligação ao nervo
auditivo.
• A vibração é convertida em
impulso elétrico que é
comunicado ao cérebro.
Imagem: Mike.lifeguard / GNU Free Documentation License

CIÊNCIAS, 9º ANO
Fenômenos sonoros
Persistência auditiva: tempo que leva para deixarmos de perceber
um som (0,1 s).
Eco: ocorre quando a pessoa percebe o som por ela emitido duas
vezes distintas.
Reverberação: Em grandes salas fechadas, ocorre o encontro do
som com as paredes. Esse encontro produz reflexões múltiplas que,
além de reforçar o som, prolongam-no durante algum tempo
depois de cessada a emissão.

CIÊNCIAS, 9º ANO
Algumas tirinhas
interessantes
http://www.monica.com.br/comics/tirinhas/i
mages/tira336.gif
http://www.monica.com.br/comics/tirinhas/i
mages/tira147.gif

CIÊNCIAS, 9º ANO
A Frequência do Som
Infrassom: sons com frequências abaixo de 20 Hz.
Ultrassom: sons com frequências acima de 20 KHz.
Som audível: sons com frequências perceptíveis ao ser humano (20 Hz a 20
KHz).
Espectro Sonoro
20 000
20 frequência
Ultra-sons
Sons audíveis
infra-sons
Sons
musicais
Sons
desagra-
dáveis
5
000
Imagens:(aranha) Autor johnny automatic / CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication; (orelha) Autor David Benbennick / GNU Free
Documentation License; (morcego) Autor Ebaychatter0 / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication.

CIÊNCIAS, 9º ANO
Lembre: Sendo o som uma onda
mecânica, ela não pode se propagar no
vácuo!
Para refletir um pouco: As explosões no espaço são
sempre mostradas nos cinemas acompanhadas de
grandes estrondos. Isso acontece realmente? Ou
seja, é possível ouvir o som de uma explosão no
espaço?

CIÊNCIAS, 9º ANO
A Velocidade do Som
A velocidade de propagação das ondas sonoras é
independente da fonte sonora, dependendo apenas da natureza do
meio material elástico que vibra.
Como o som se
propaga de molécula para
molécula, então, QUANTO
MAIOR A DENSIDADE do
meio material em que o som
se propaga, MAIOR A SUA
VELOCIDADE nesse meio,
visto que as moléculas
estão mais próximas entre
si, facilitando a propagação
dessa perturbação.
 Densidade  Velocidade 
Vsólido > Vlíquido > Vgasoso
Gasoso Líquido Sólido
Menor velocidade
de propagação
Maior velocidade
de propagação

CIÊNCIAS, 9º ANO
No ar, a 20 ºC, a velocidade do som é 343 m/s.
A Velocidade do Som
http://cfq8.wikispaces.com/file/view/Calvin_
Velocidade_Som.png/31315839/Calvin_Vel
ocidade_Som.png

CIÊNCIAS, 9º ANO
Qualidade que permite diferenciar um som agudo (alta frequência)
de um som grave (baixa frequência).
Obs.2: As notas musicais possuem
alturas sonoras diferentes, isto é,
cada nota possui uma frequência
característica.
Qualidades do Som
Altura do Som
Obs.1: A altura do som depende
apenas da frequência da fonte
emissora.
Frequência baixa – som grave Frequência baixa – som agudo

CIÊNCIAS, 9º ANO
Qualidade que permite diferenciar duas ondas sonoras de
mesma altura e mesma intensidade, emitidos por fontes distintas. É
a “Identidade do som”.
Qualidades do Som
Timbre do Som
Obs.: O timbre está relacionado à forma da onda
emitida pelo instrumento.
Flauta Xilofone
Imagens: Autor desconhecido / disponibilizado por Cralize / GNU Free Documentation License.

CIÊNCIAS, 9º ANO
Qualidade que permite diferenciar
um som forte de um som fraco.
Obs.: A intensidade do som está
relacionada com a 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
Qualidades do Som
Intensidade do Som
Som forte
Som
fraco
Amplitude
Tempo

CIÊNCIAS, 9º ANO
É a intensidade
sonora percebida ou
detectada pelo sistema
auditivo humano. É
medida em decibel (dB).
Nível Sonoro
140
130
120
110
100
125
115
105
90
95
80
85
70
75
60
65
50
55
40
45
30
35
10
25
15
5
0 Limiar da audição
(dB)
Parque
Quarto
Biblioteca
Conversa
Trânsito
intenso Escritório
Walkman Banda rock
Decolagem de
um avião
Limiar da dor

CIÊNCIAS, 9º ANO
Entre 30 e 60 dB:
- distúrbios psíquicos de
irritação;
- perda de atenção;
-em alguns casos: diminuição e perda
da libido e da potência sexual.
Efeitos Fisiológicos do som

CIÊNCIAS, 9º ANO
Entre 60 e 90 dB:
- aceleração do
ritmo cardíaco;
- surgimento da
fadiga.
- reações
neurovegetativas;
- aumento da
tensão arterial;

CIÊNCIAS, 9º ANO
Acima de 90 dB os riscos são
considerados críticos.
A partir de 140 dB podem produzir
surdez irreversível, ainda que de curta
duração.

CIÊNCIAS, 9º ANO
Vamos Exercitar?

CIÊNCIAS, 9º ANO
Para responder
(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:

CIÊNCIAS, 9º ANO
Solução









?
340
5
,
1
d
s
m
V
s
t
Dados Som
Som
𝒗𝒔𝒐𝒎 =
𝒅
∆𝒕𝒔𝒐𝒎
⟹ 𝟑𝟒𝟎 =
𝒅
𝟏, 𝟓
𝒅 = 𝟓𝟏𝟎 𝒎
VSom
tSom
d

CIÊNCIAS, 9º ANO
Extras
VÍDEOS DO YOUTUBE
O Mundo de Beakman - O Som, Beakmania e Explosões S01EP8 Parte 1
Link: http://www.youtube.com/watch?v=MoI_TL7C5cQ&feature=related
De onde vem a onda.
Link: http://www.youtube.com/watch?v=yR0bIInBHhc
SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
Onda numa corda
Link: http://phet.colorado.edu/sims/wave-on-a-string/wave-on-a-string_en.html
Som
Link: http://phet.colorado.edu/en/simulation/sound
LABORATÓRIO VIRTUAL
Feira de Ciências
Link: http://www.feiradeciencias.com.br
MÚSICA
Como uma onda – Lulu Santos
Link: http://letras.terra.com.br/lulu-santos/47132/
CURIOSIDADE
Som e o corpo humano
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala10/10_51.asp
EXPERIÊNCIAS/ EXPERIMENTOS
Projete sua voz
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala10/10_54.asp

CIÊNCIAS, 9º ANO
Bibliografia
• BENIGNO, Barreto Filho; XAVIER, Cláudio da Silva. Física aula por aula. 1. ed.
Vol. 02. São Paulo: Editora FTD, 2010.
• GASPAR, Alberto. Compreendendo a Física. Vol. 02. São Paulo: Editora Ática,
2011.
• GUALTER; HELOU; NEWTON. Física. Vol. 02. São Paulo: Editora Saraiva, 2011.
• MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 1. ed. Vol. 02. São
Paulo: Editora Scipione, 2011.
• <http://educar.sc.usp.br> Acesso em 23/05/2012.
• <http://pt.wikipedia.org> Acesso em 23/05/2012.
• <http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis> Acesso em 23/05/2012.
• <http://www.coladaweb.com/fisica> Acesso em 23/05/2012.
• <http://www.fisica.ufs.br> Acesso em 23/05/2012.
• <http://www.fisicafacil.pro.br> Acesso em 23/05/2012.
• <http://www.if.ufrj.br> Acesso em 23/05/2012.
• <http://www.infoescola.com/fisica> Acesso em 23/05/2012.
• <http://www.mundoeducacao.com.br> Acesso em 23/05/2012.
• <http://www.sofisica.com.br/conteudos> Acesso em 23/05/2012.

Tabela de Imagens
n° do
slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do
Acesso
2a Autor desconhecido / disponibilizado por Isis
/ Public domain.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eco.jpg 19/11/2012
2b Autor Scott Sanchez / Public domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Red_Lights_
and_Sirens.jpg
19/11/2012
4 Autor desconhecido / Disponibilizado por
M.arunprasad / GNU Free Documentation
License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Arun_image
30.jpg
30/10/2012
5.a Meanos / Creative Commons Attribution-
Share Alike 2.5 Generic
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bend_guitar
.jpg
30/10/2012
5.b Miguel303xm / Creative
Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Circo_y_cim
a_de_Pe%C3%B1alara1.JPG
30/10/2012
5.c Nevit Dilmen / GNU Free Documentation
License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Medical_X-
Ray_imaging_MPM06_nevit.jpg
30/10/2012
6, 8a Autor CK-12 Foundation / Creative
Unported
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wave_in_a
_rope.png
19/11/2012
7 Autor Philip Ronan / Creative
Unported
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:EM_spectru
m_es.svg
19/11/2012
8b Autor Roger McLassus / GNU Free
Documentation Licens
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2006-01-
14_Surface_waves.jpg?uselang=pt-br
19/11/2012

Tabela de Imagens
n° do
slide
Acesso
9 Autor Dollynarak / Public domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Epicenter.gi
f
19/11/2012
11 AnselmoLacerda / GNU Free Documentation
License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Onda.png 30/10/2012
14 Autor Barakitty / GNU Free Documentation
License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diffraction_
of_laser_beam_on_grating.JPG
15 Efeito de um filtro polarizador em uma
fotografia. A Foto da direita utiliza o filtro /
PiccoloNamek / GNU Free Documentation
License
http://en.wikipedia.org/wiki/File:CircularPolarizer.jpg 30/10/2012
16 Autor Sakurambo / Public domain http://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=Fil
e:Young_diffraction.svg&page=1
19/11/2012
20 Wollschaf / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stimmgabel
.jpg
30/10/2012
21 Mike.lifeguard / GNU Free Documentation
License
http://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=Fil
e:Anatomia_do_Ouvido_Humano.svg&page=1
30/10/2012
24a (aranha) Autor johnny automatic / CC0 1.0
Universal Public Domain Dedication
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brown_spid
er.svg
19/11/2012
24b (orelha) Autor David Benbennick / GNU Free
Documentation License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ear.jpg 19/11/2012

Tabela de Imagens
n° do
slide
Acesso
24c (morcego) Autor Ebaychatter0 / Creative
Commons CC0 1.0 Universal Public Domain
Dedication
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bat_icon.sv
g?uselang=pt-br
19/11/2012
29a Autor desconhecido / disponibilizado por
Cralize / GNU Free Documentation License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Onda_flaut
a.png
19/11/2012
29b Autor desconhecido / disponibilizado por
Cralize / GNU Free Documentation License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Onda_xilofo
ne.png
19/11/2012

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