Som e ondas

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Som e ondas

  1. 1. ONDAS É uma perturbação (energia) que se propaga em um meio. Não transporta matéria Transporta energia
  2. 2. 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
  3. 3. Classificação Forma: - Onda longitudinal - Onda transversal
  4. 4. Direção de Propagação - Onda unidimensional - Onda bidimensional - Onda tridimensional
  5. 5. 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
  6. 6. Espectro Eletromagnético
  7. 7. Elementos da Onda A  vale vale crista crista
  8. 8. ACÚSTICA SOM Objeto em vibração Energia para o ar Ondas Com um detector apropriado podemos perceber os efeitos dessas ondas
  9. 9. Ondas sonoras = longitudinais
  10. 10. 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.
  11. 11. Escala de Intensidade Sonora Fonte:Canto,EL.CiênciasNaturais–8°ano
  12. 12. Propriedades do Som Altura frequência Agudo / grave Som alto = agudo Alta frequência Som baixo = grave Baixa frequência
  13. 13. 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?
  14. 14. Propriedades do Som • Investigando a altura do som
  15. 15. Propriedades do Som • Investigando a altura do som
  16. 16. As notas musicais e a altura de um som
  17. 17. 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
  18. 18. 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
  19. 19. • Sons em cordas • Sons em tubos • Propagação do som nos sólidos • Audição e fala Investigações
  20. 20. 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
  21. 21. • 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
  22. 22. • 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
  23. 23. Aplicação – Instrumentos de corda Harpa Irlandesa Berimbau Piano Balalaica Alaúde
  24. 24. 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
  25. 25. • 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
  26. 26. 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
  27. 27. Gaita de fole Lituus Clarinete Flauta de Pã ou Zampona Flauta Aplicação – Instrumentos de sopro
  28. 28. • 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 Aplicação – Instrumentos de sopro
  29. 29. Aplicação – Instrumentos de sopro • 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.
  30. 30. Propagação do som nos sólidos
  31. 31. 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
  32. 32. Propagação do som nos sólidos • 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
  33. 33. 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
  34. 34. 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
  35. 35. • 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
  36. 36. 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.
  37. 37. 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
  38. 38. Audição http://pt.wikipedia.org/wiki/Ouvido_externo
  39. 39. • 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
  40. 40. 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
  41. 41. 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
  42. 42. 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
  43. 43. 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
  44. 44. 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
  45. 45. 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
  46. 46. • 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
  47. 47. • 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
  48. 48. Construindo instrumentos musicais • Sons em cordas Harpa com fios de nylon Baixo de corda
  49. 49. Construindo instrumentos musicais • Sons em tubos
  50. 50. Construindo instrumentos musicais • Carrilhões
  51. 51. Construindo instrumentos musicais • 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...
  52. 52. Por que ouvimos um som parecido com o das ondas do mar quando aproximamos uma concha da orelha?
  53. 53. 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
  54. 54. http://www.youtube.com/watch?v=dvRHK4yA8rc
  55. 55. 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...
  56. 56. Se a pessoa ajustar a frequência dos impulsos iniciais de seu corpo com a frequência natural de vibração da prancha conseguirá um efeito melhor.
  57. 57. 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 Reflexão: Reforço, Reverberação e Eco Reforço
  58. 58. Reflexão: Reforço, Reverberação e Eco Reverberação Paredes mais distantes Som refletido demora mais Impressão de continuidade do som, principalmente no fim da duração de uma nota. Reflexão: Reforço, Reverberação e Eco Reverberação
  59. 59. Reflexão: Reforço, Reverberação e Eco Eco 0,1 s = intervalo para dois sons serem ouvidos com clareza persistência auditiva
  60. 60. Absorção Placas de isolamento acústico Ao entrar nos poros o ar sofre sucessivas reflexões Parte da energia é absorvida Intensidade baixa
  61. 61. Efeito Doppler
  62. 62. Ultrassom f > 20000Hz Sonar Exame por Ultrassonografia Mecanismo de orientação do morcego
  63. 63. 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
  64. 64. → 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/

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