Ondas resumo

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Ondas resumo

  1. 1. www.nsaulasparticulares.com.br – Prof. Nilton Sihel – Tel.: 3825-2628 / 3663-5692 Pág. 1 ONDAS Uma onda é uma perturbação oscilante de alguma grandeza física no espaço e periódica no tempo. Fisicamente, uma onda é um pulso energético que se propaga através do espaço ou através de um meio (líquido, sólido ou gasoso). Segundo alguns estudiosos e até agora observado, nada impede que uma onda magnética se propague no vácuo ou através da matéria, como é o caso das ondas eletromagnéticas no vácuo ou dos neutrinos através da matéria. A onda não propaga matéria, somente energia. Ondas Eletromagnéticas: - São ondas transversais, que podem propagar-se no vácuo. A luz é um exemplo de onda eletromagnética. Ondas Mecânicas: - São produzidas por deformação em um meio elástico. Podem ser transversais ou longitudinais. Por de pender da matéria, elas não se propagam no vácuo. O som é um exemplo de onda mecânica. Ondas Sonoras: - São ondas longitudinais de pressão, que se propagam no ar ou em outros meios. O ar ou outro meio torna-se mais denso ou rarefeito quando uma onda sonora se propaga através dele. As variações de pressão fazem com que nossos tímpanos vibrem com a mesma freqüência da onda, o que produz a sensação fisiológica do som. Freqüência dos sons audíveis: entre 20Hz (infra- sônica) e 20.000Hz (ultra-sônica, audíveis para muitos animais). A velocidade do som no ar a 15o C é de 340 m/s; na água a 15o C é de 1.450 m/s; no ferro é de 4480m/s. Nos líquidos e nos sólidos a velocidade do som é maior pois as moléculas estão mais próximas uma das outras. Quanto maior a temperatura de um gás, maior será a velocidade do som devido ao aumento da agitação das moléculas. Definições importantes: Em física, comprimento de onda é a distância entre valores repetidos num padrão de onda. É usualmente representado pela letra grega lâmbda (λ). Pode ser medida pela distância entre duas cristas ou dois vales consecutivos. A amplitude de uma onda é a medida da magnitude de um distúrbio em um meio durante um ciclo de onda, ou seja são os picos da onda. É usualmente representada pela letra a. O período de uma onda é o tempo que se demora para que ocorra uma onda completa. A freqüência de uma onda é o número de oscilações que ela executa em cada unidade de tempo. Fórmulas: 1 f T  fv . ( / ) ( ) ( ) ( ) v velocidade da onda m s comprimento da onda m f frequência Hz T período s      Observação: Ao mudar de meio, a frequência da onda permanece a mesma.
  2. 2. www.nsaulasparticulares.com.br – Prof. Nilton Sihel – Tel.: 3825-2628 / 3663-5692 Pág. 2 No exemplo da onda acima, a amplitude a = 2 cm. Note que para cima e para baixo do eixo x a amplitude tem o mesmo valor. O comprimento da onda é  = 4 cm. O mesmo pode ser medido entre duas cristas ou entre dois vales. A crista é o pico máximo da onda e o vale é o pico mínimo da onda. Qualidades Fisiológicas do Som: a) Altura É a qualidade que nos permite diferenciar os sons graves de sons agudos. A altura depende apenas da freqüência do som. Sons graves tem freqüência menor (ex.: voz do homem entre 100Hz e 200Hz). Sons agudos tem freqüência maior (ex.: voz da mulher entre 200Hz e 400Hz). b) Intensidade É a qualidade que nos permite diferenciar os sons fracos dos sons fortes. A P I  t E P    I = intensidade da onda (W/m2 ) P = potência da onda (W) A = área da superfície E = Energia que atravessa uma superfície (J) t = tempo (s) A mínima intensidade sonora para ser audível é de Io = 10-12 W / m2 A máxima intensidade para não provocar efeitos dolorosos é de aproximadamente 1 W/m2        o I I log.10  = intensidade auditiva ou nível sonoro (dB = decibel) BdB 10 1 1  c) Timbre É a qualidade que nos permite diferenciar sons de mesma altura e intensidade, emitidos por fontes diferentes. Uma mesma nota musical produz sensações diferentes quando emitida por um violino e por um piano. Propriedades das ondas sonoras: a) Reflexão sonora: Reforço, reverberação e eco A reflexão do som pode dar origem ao reforço, à reverberação ou ao eco, dependendo do intervalo de tempo entre a percepção pelo ouvinte do som direto e do som refletido. A ocorrência de um ou de outro desses fenômenos deve-se ao fato de só conseguirmos distinguir dois sons que nos chegam com um intervalo de tempo superior a 0,1 s (um décimo de segundo). Se o obstáculo que reflete o som estiver muito próximo, o som direto e o som refletido chegam praticamente no mesmo instante. O ouvinte terá então a sensação de um som mais forte. A esse fenômeno se dá o nome reforço. Quando o obstáculo refletor está mais afastado, de modo que o intervalo entre a percepção do som direto e a do som refletido é menor que 0,1 s, mas não é desprezível, ocorre o fenômeno da reverberação. Nesse caso o caso o som refletido chaga ao sistema auditivo, enquanto a sensação do som direto ainda não se extinguiu. O ouvinte tem então a impressão de um prolongamento do som. Nos auditórios há reverberação, desde que não exagerada, auxilia o entendimento do que está sendo falado.
  3. 3. www.nsaulasparticulares.com.br – Prof. Nilton Sihel – Tel.: 3825-2628 / 3663-5692 Pág. 3 O eco ocorre quando o som refletido é recebido pelo ouvinte depois que o som refletido é recebido pelo ouvinte depois que o som direto já se extinguiu. Assim, o ouvinte percebe dois sons distintos. Para que isso aconteça, o intervalo de tempo entre a percepção dos dois sons (direto e refletido) deve ser maior que 0,1 s. Portanto, um ouvinte percebe o eco desde que sua distância ao obstáculo refletor seja superior a 17m no ar. Lembrando que V = 340 m / s para o som na ida e na volta. b) Refração e difração sonora A refração do som ocorre quando uma onda sonora produzida em um meio passa para outro meio em que sua velocidade é diferente. Nesse caso, a freqüência do som permanece a mesma, modificando-se seu comprimento de onda. A difração do som permite-lhe contornar obstáculos com dimensões de até 20m. Como a velocidade do som no ar, em determinadas condições, é v = 340 m / s e o sistema auditivo humano distingue sons de frequencias fmín. = 20 Hz até Fmax. = 20.000 Hz, o comprimento de ondas do som no ar pode variar entre: max. = 17m e min.. = 0,017m = 1,7cm. Na pratica considera-se essa variação entre 2cm e 20m. c) Interferência sonora A interferência do som pode ocorrer quando um ponto do meio recebe dois ou mais sons originados por varias fontes ou por reflexões em obstáculos. Um caso importante de interferência sonora é o denominado batimento, que ocorre quando há interferência de ondas sonoras de freqüências ligeiramente diferentes. A intensidade varia de um som forte, que se ouve em dado instante, para um silencio quase total; a seguir novamente o som forte, e assim por diante. Ressonância: Qualquer fonte sonora produz no ar vibrações que estimulam oscilação em corpos situados nas proximidades. Quando a freqüência da fonte coincide com uma freqüência natural de oscilação do corpo a amplitude de oscilação deste atinge valores elevados, pois a fonte progressiva cede energia ao corpo. Esse fenômeno é denominado ressonância. Um exemplo de ressonância é a quebra de uma taça de cristal quando um violino, nas proximidades, é tocado com freqüência igual à freqüência de oscilação das moléculas da taça. Efeito Doppler: observador som observador fonte som fonte f v v f v v    O sinal que precede o Vobservador ou Vfonte é definido em relação a um eixo orientado do observador para a fonte: A altura sonora é maior quando a fonte se aproxima do observador e menor quando se afasta. Se fobservador > ffonte o som é mais agudo Se fobservador < ffonte o som é mais grave Bibliografia: Os Fundamentos da Física. Ramalho, Nicolau e Toledo. Vol. 2, Editora Moderna.

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