Aula sobre ondas e sons para turma d e9 ano de ensino fundamental

1. Cap7- Ondas e sons: como eles se
propagam?

2. Ouvir um aparelho de rádio, usar o controle remoto
da TV, falar ao celular, escutar música, utilizar o
alarme do carro, ligar o forno micro-ondas: todas
essas situações só são possíveis devido à propagação
de ondas.

3. Conceito e características de uma onda
As ondas transportam energia sem
transportar matéria e podem originar- se
tanto em meios materiais quanto no
vácuo.
Geramos uma onda quando
efetuamos uma perturbação
em algum meio.
Fazendo-se um rápido movimento vertical na
extremidade de uma corda, formamos uma onda, pois
estamos promovendo uma perturbação no ar.

4. Mas, o que é uma onda?
Ondas são movimentos oscilatórios
que se propagam em um meio
(material ou não). Nesses
movimentos, apenas a energia é
transferida, não
havendo transporte de matéria
O movimento das ondas
Vamos imaginar a superfície de um açude completamente
calmo. Quando alguém atira uma pedra o mais próximo
possível do meio dele, o que acontece?

5. Perceba que, a partir do ponto em que a pedra
caiu (a perturbação), surgiram ondas
concêntricas (com centro no mesmo ponto),
que se espalharam em todas as direções
uniformemente (a propagação da
perturbação).

6. Em ambos os exemplos dados, temos
alguns termos a serem compreendidos, que
são os seguintes:
 A perturbação denomina-se pulso.
O movimento do pulso denomina-se
onda.
O que origina o movimento denomina-se
fonte.
O local onde a onda se propaga
denomina-se meio de propagação.

7. As ondas podem ser classificadas de acordo com sua natureza e com a direção de sua
vibração e propagação.
Tipos de onda
Quando falamos dos tipos de onda, estamos, na verdade, referindo-nos à sua natureza, direção
de propagação e direção de vibração
Quanto à sua natureza
Ondas mecânicas
Resultam de deformações provocadas em
meios materiais
Transportando apenas energia
mecânica (cinética ou
potencial)
Propagação
no vácuo
Como exemplos, temos: as ondas do mar e
as ondas sonoras.

8. >>>>São aquelas que necessitam de um meio material para se propagar.
Em ambos os exemplos — da pedra jogada no lago e da precipitação da chuva em
uma piscina —, a ação produz ondas mecânicas.
>Em outras palavras, tanto o lago quanto a piscina são meios
materiais, visto que são formados por água.
Outros exemplos: ondas sonoras e ondas em cordas, pois as ondas se
propagam no ar, que é um meio material.

9. Ondas eletromagnéticas
São aquelas que não necessitam de um meio
material para se propagar.
São ondas geradas por
cargas elétricas
oscilantes.
Exemplos: ondas de rádio, televisão, luz, etc.

10. Quanto à direção de propagação
Unidimensionais
São aquelas que se
propagam em uma só
direção

11. Bidimensionais
Já as ondas bidimensionais são aquelas que se propagam em um plano.
De que forma isso acontece? Lembra do exemplo da pedra sendo lançada num
lago? Nesse caso, as ondas são mecânicas e bidimensionais, pois se propagam
em um plano (o plano do lago).
Exemplo: ondas na superfície de um lago.

12. Tridimensionais
Nesse caso, as ondas se propagam em todas as direções.
Exemplo: ondas sonoras no ar atmosférico ou em
metais.

13. Quanto à direção de vibração
Transversais
Ao tocar um instrumento de cordas, um violão, por exemplo, as ondas se propagam no ar
perpendiculares ao instrumento. Ou seja, a vibração das cordas dá origem a ondas que formam
um ângulo de 90o com a direção de propagação.
Exemplo: as ondas em cordas.

14. Longitudinais
Já as ondas longitudinais são aquelas cujas vibrações coincidem com a direção de
propagação da onda. Temos como exemplo, o movimento realizado quando alguém pula
corda.

15. Elementos de uma onda
Para se aprofundar mais nos estudos das ondas, é preciso se apropriar de alguns elementos que as
caracterizam. Acompanhe a descrição desses elementos no desenho a seguir:
Para que a figura se torne a descrição mais
condizente com a realidade, imaginemos o
exemplo de duas pessoas segurando uma
corda, uma em cada extremidade. Se uma
delas balança a corda de cima para baixo, já
vimos que produzirá ondas unidimensionais.
Assim, temos que as ondas geradas na corda terá o ponto
mais alto, que denominaremos de agora em diante de crista,
enquanto o ponto mais baixo iremos chamar de vale.
A distância entre duas cristas ou dois vales denomina-se comprimento da onda (λ), lambda, e a distância de
uma crista ou de um vale até a linha de propagação denomina-se amplitude.

16. E é claro que o movimento das ondas terá uma velocidade. Podemos dizer que, para calcular a velocidade de
propagação de uma onda periódica (constante e igual), devemos considerar as seguintes informações:
Como o pulso se propaga em velocidade constante, temos que a distância percorrida (no caso, o comprimento da
onda) por ele é igual ao produto da velocidade pelo tempo, onde:

17. Por isso, quanto mais denso for o material em que o som se propaga, seja ele líquido, sólido
ou gasoso, maior será a velocidade da sua propagação.
A velocidade de propagação do som no ar
atmosférico, nas Condições Normais de Pressão e
Temperatura (CNTP) (0 °C e 1 atm), é de
aproximadamente 330 m/s.

18. 1-Suponha que uma onda possui frequência de 8 Hz e
esteja se propagando com velocidade igual a 200 m/s.
Determine o comprimento de onda da onda.
Exemplos

19. Acústica A música está inserida no nosso dia a dia, em menor ou
maior grau, pois gostamos de desfrutar de um som
harmônico. Difícil é encontrar uma pessoa que não tenha
alguma preferência musical. E quando ouvimos falar no
termo “acústica”, fazemos logo uma associação com a
música. Realmente não é de se estranhar, já que a acústica
é o ramo da Física que estuda o som e seu comportamento.
Mas o que é o som exatamente?
São as ondas sonoras percebidas pela orelha humana,
que estão entre as frequências de 20 Hz e 20.000 Hz.
As frequências que se encontram abaixo de 20 Hz
(sons graves) denominam-se infrassônicas
Esses sons não são captados pelo ser humano, embora
possam ser captados por alguns animais

20. Já as frequências que estão acima de 20.000 Hz (sons
agudos) denominam-se ultrassônicas
Os ultrassons são de grande utilidade, por exemplo, na medicina,
em que são utilizados para a realização de ecografias

21. Características sonoras
Altura
Relaciona-se à qualidade que permite
diferenciar um som grave de um agudo. A
altura do som, neste caso, depende da
frequência.
Intensidade
Qualidade que permite estabelecer a amplitude de
uma onda sonora, isto é, o seu volume
A intensidade do som depende da energia
despendida para a propagação das ondas
sonoras, de modo que uma maior
amplitude sonora está diretamente ligada à
energia gasta.
Assim, quanto maior a amplitude, maior a
intensidade do volume

22. Timbre
Qualidade que permite diferenciar dois sons de mesma altura e
mesma intensidade emitidos por fontes distintas
Cada meio material (a nossa voz ou um instrumento musical)
produz uma série de ondas sonoras, que varia de meio para meio

23. Várias formas sonoras nos acompanham por toda a vida, sendo, aliás,
muito marcantes em alguns momentos.
Desde o nosso nascimento, temos contato com a voz dos nossos pais. Há estudos, inclusive,
que alertam sobre a importância de se conversar com os filhos ainda no ventre materno
Mas, em outras circunstâncias, o som pode não ser tão acolhedor ou agradável, quando, por exemplo,
vamos a alguma festa em que o estilo musical que está tocando não nos agrada.
Antigamente, acreditava-se que o som tinha poderes mágicos capazes de transformar a
natureza. Hoje, temos consciência de que não há uma magia real no som, mas estamos certos de
que este ao menos influencia diretamente o nosso bem-estar e a nossa mente.
A propagação de uma onda sonora pode ocorrer de forma livre ou
sofrer influência de fenômenos ou propriedades sonoras

24. Reflexão
A reflexão ocorre quando uma onda sonora atinge um objeto qualquer e fica impedida de
continuar seu trajeto, podendo voltar no sentido da sua origem ou tomar outra direção
Como consequência da reflexão, temos duas variantes sonoras: o eco e a reverberação.
Eco
Temos um eco quando emitimos uma onda sonora; e esta, ao encontrar um obstáculo, sofre reflexão em
um espaço de tempo superior a 0,1 segundo.
Estando o obstáculo a uma distância
média de
17 m da fonte emissora.

25. É possível determinar a distância entre o emissor da onda e o obstáculo,
elementos fundamentais para que um eco possa se manifestar.
Uma boa aplicação desse princípio é o sonar, um radar
capaz de emitir ondas sonoras na água e no ar e
captar seus ecos.
> Isso possibilita localizar objetos, bem como determinar sua exata distância e
a sua forma aproximada. Um sonar serve para orientar navegações, obter o
perfil do fundo do oceano, etc.
Golfinhos e morcegos também fazem uso desse princípio,
pois possuem o que podemos chamar de sonar biológico.

26. Exemplos: Uma cantora lírica ensaia sua ária num teatro vazio e nota que o
eco gerado por uma nota específica
demora 0,5 s para voltar ao seu ouvido. Estimando-se que a distância é 18
metros calcule a velocidade desse som.
Exemplo II : Isabella está chamando por seu namorado em uma trilha com
paredes de pedra. Ela observa que o eco de sua voz está voltando em 0,4s. Sabendo
que a distancia media entre isabella e a parede de pedra é cerca de 22 metros.
Calcule a velocidade do som.

27. Reverberação
É o que acontece quando não se está a uma distância suficiente de uma parede, por
exemplo, para ouvir um eco. Pode-se observar esse fenômeno em salas vazias, onde as
paredes produzem reflexões múltiplas, que reforçam o som e o prolongam por algum
tempo, depois de cessada a emissão.

28. Refração
No verão, é bastante comum se refrescar com um banho de mar ou de piscina. Ficar o dia todo
submerso na água é maravilhoso, mas quando alguém nos chama, fica bem difícil de escutar dentro da
água. Você já se questionou por que isso acontece?
É exatamente a refração que explica essa pergunta.
A refração acontece quando uma onda sonora passa de um meio material para outro, mudando sua
velocidade de propagação e o comprimento da onda, mas mantendo a frequência constante.
Dessa forma, quando estamos imersos na piscina, o som
exterior sai de um meio material, que é o ar, para outro
meio material, que é a água.

29. Difração Estar no quarto, indo dormir, quando de repente alguém começa a
conversar no quarto ao lado e mesmo assim você consegue escutar,
seria um ótimo exemplo para explicar a difração.
Mas o que seria exatamente isso?
É o que ocorre quando uma onda sonora consegue
transpor um obstáculo.
Quando se consegue ouvir o que uma pessoa fala atrás de uma porta fechada é
a prova de que as ondas sonoras não só se propagam em linha reta, como
também sofrem desvios em função de obstáculos. Se não fosse assim, o som
também não conseguiria transpor a porta e chegar ao outro lado.

31. Interferência
Acontece quando temos duas ou mais fontes
emissoras no nosso campo de percepção.
Podemos perceber os sons de
maneira não nítida, mas
distinguível.
Ressonância
Acontece quando um corpo começa a
vibrar na mesma frequência de outro.

32. Efeito Doppler
A música (ou o ruído) aparece, antes do
carro passar, mais rápida e aguda e, assim
que passa por você, fica mais lenta e grave.
O físico austríaco Johann Christian
Doppler descobriu que isso se dava
porque a fonte de propagação das ondas
(sonoras, neste caso) estava em
movimento.
Quando se aproxima de nós, isso faz com que a
velocidade de propagação das ondas aumente, pois se
adiciona a ela a velocidade da fonte de propagação.

33. A consequência disso é que, por ficarem mais
rápidas, aumentam a frequência; consequentemente,
o som fica mais agudo, rápido.
Quando a fonte se afasta do
referencial, o contrário acontece.
As ondas se tornam mais lentas,
pois agora têm contra elas a
velocidade de afastamento do
propagador
Mais grave

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