O documento discute ondas sonoras e o efeito Doppler, definindo som como ondas mecânicas que se propagam em meios materiais. Explora as propriedades do som como difração, reflexão, interferência e refração, além de velocidade do som, frequência audível, altura, intensidade e timbre. Também aborda ressonadores, níveis sonoros, ecos, harmônicos, tubos sonoros e o efeito Doppler causado pelo movimento da fonte ou do observador.

1. Ciências da Natureza e
suas Tecnologias – FÍSICA
Ensino Médio, 2ª Série
ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER

2. ACÚSTICA
FÍSICA, 2º ANO
Tópico – ONDAS SONORAS
E EFEITO DOPPLER

3. O QUE É SOM?
São ondas mecânicas que se propagam em meios
materiais.
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Tópico – ONDAS SONORAS
E EFEITO DOPPLER
Imagem: Wilfredor / GNU Free Documentation License.

4. 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).
FÍSICA, 2º ANO
Tópico – ONDAS SONORAS E
EFEITO DOPLLER

5. 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.

6. Reflexão
As ondas que se propagam num meio material
"batem" em obstáculos e "voltam" para esse
mesmo meio sem sofrer perdas consideráveis de
energia.
A’
A
obstáculo
ondas refletidas

7. Interferência
Quando duas ou mais ondas que se propagam
num meio se superpõem, havendo uma “soma” de
suas amplitudes.

8. Quando ocorre o encontro de duas cristas, ambas
aumentam sua amplitude.
Quando dois vales se encontram sua amplitude é
igualmente aumentada e os dois abaixam naquele
ponto.
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. + =
+ =
+ =

9. Refração
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.

10. Polarização
Polarizar uma onda significa ORIENTÁ-LA em uma
única direção ou plano.
OBS.: A Polarização só ocorre com Ondas
Transversais!

11. Ondas podem ser longitudinais.
Portanto, as ondas sonoras são
longitudinais.
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E EFEITO DOPPLER
Imagem: Popular Science Monthly Volume 13 / Public Domain

12. LONGITUDINAL: ONDA SE PROPAGA NA MESMA DIREÇÃO DO PULSO
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Tópico – ONDAS SONORAS
E EFEITO DOPPLER
Imagem: August Adolf Eduard Eberhard Kundt / Public Domain

13. VELOCIDADE DO SOM
Vsólido
Vlíquido
Vgasoso
>
>
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E EFEITO DOPPLER
FÍSICA,

14. 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
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E EFEITO DOPPLER

15. ALTURA: diferencia sons graves (baixo) de
sons agudos (alto).
Está relacionado à frequência da onda.
agudo
grave
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E EFEITO DOPPLER
FÍSICA,
A
A
Imagem: Pluke / Public Domain

16. INTENSIDADE (VOLUME): diferencia sons
fortes de sons fracos.
Está relacionado à amplitude da onda.
Forte
Fraco
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E EFEITO DOPPLER
A A
Imagens: Pluke / Public Domain

17. TIMBRE: diferencia sons de mesma altura,
mesma intensidade tocados em instrumentos
diferentes.
Está relacionado à forma da onda.
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E EFEITO DOPPLER
Som Musical Simples
Ruido, rock n’ roll, etc
Imagens: SEE-PE

18. 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).
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E EFEITO DOPPLER
Texto extraído do site:

19. NÍVEL SONORO é a relação entre a
intensidade do som ouvido e a intensidade
mínima.
LIMIAR DE AUDIÇÃO: I0 = 10-12 W/m2
)
(
:
)
(
log
.
10
0
10
dB
decibel
unidade
I
I


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E EFEITO DOPPLER

20. ECO é a reflexão do som.
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E EFEITO DOPPLER
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
Sons
Intensidade
Sonora (db)
Limiar de
audição
Sussurose
Riso suave
Conversas em
Lar tranquilo
Escritório com
máquinas de
escrever
Tráfego
urbano
Sirene de
Barco e
Oficina de
calderaria
Sensação
dolorosa
Imagem: Marek Mazurkiewicz / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

21. 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
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E EFEITO DOPPLER

22. TUBOS SONOROS
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E EFEITO DOPPLER
Tubo Sonoro
Aberto
As duas extremidade são
abertas
Tubo Sonoro
Aberto
Uma extremidade é fechada
e a outra aberta

23. TUBOS ABERTOS


v
f
f
v 



1
2
2
1
1
1 l
l




 

l
v
f
v
f





2
1
1
1
1

2
2
2
2
2
2 l
l




 

l
v
f
v
f





2
2
2
2
2

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Tópico – ONDAS SONORAS
E EFEITO DOPPLER
PRIMEIRO HARMÔNICO
SEGUNDO HARMÔNICO
Imagens: SEE-PE

24. 3
2
2
3
3
3 l
l




 

l
v
f
v
f





2
3
3
3
3

4
2
2
4
4
4 l
l




 

l
v
f
v
f





2
4
4
4
4

TUBOS ABERTOS
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E EFEITO DOPPLER
TERCEIRO HARMÔNICO
QUARTO HARMÔNICO
Imagens: SEE-PE

25. Tubos abertos para harmônico n
n
l
n
l n
n 




2
2


l
v
n
f
v
f n
n
n





2

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E EFEITO DOPPLER

26. TUBOS FECHADOS


v
f
f
v 



1
4
4
1
1
1 l
l




 

l
v
f
v
f





4
1
1
1
1

3
4
4
3
3
3 l
l




 

l
v
f
v
f





4
3
3
3
3

PRIMEIRO HARMÔNICO
TERCEIRO HARMÔNICO
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Tópico – ONDAS SONORAS
E EFEITO DOPPLER
Imagens: SEE-PE

27. QUINTO HARMÔNICO
SÉTIMO HARMÔNICO
5
4
4
5
5
5 l
l




 

l
v
f
v
f





4
5
7
5
5

7
4
4
7
7
7 l
l




 

l
v
f
v
f





4
7
7
7
7

TUBOS FECHADOS
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E EFEITO DOPPLER
FÍSICA,
Imagens: SEE-PE

28. Tubos fechados para harmônico n
Sendo n um número ímpar
n
l
n
l n
n 




4
4


l
v
n
f
v
f n
n
n





4

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Tópico – ONDAS SONORAS
E EFEITO DOPPLER

29. • No efeito Doppler do som, é
necessário distinguir as
situações em que ele é causado
pelo movimento da fonte ou do
observador. Isso porque o som
propaga-se no ar e ambos
podem ter velocidades relativas
a este. Já para a luz, que se
propaga no vácuo, importa
apenas a velocidade relativa
entre a fonte e o observador (4).
O EFEITO DOPPLER DO SOM
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E EFEITO DOPPLER
Fonte
Detector
v
Imagens: SEE-PE

30. EFEITO DOPPLER
Observador(V)
+
-
Fonte(VF)
+
-
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E EFEITO DOPPLER

31. f’ frequência aparente (percebida pelo ouvinte)
f frequência real da fonte
)
.(
´
F
o
v
v
v
v
f
f



fonte
da
velocidade
v
observador
do
velocidade
v
som
do
velocidade
v
F
o



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E EFEITO DOPPLER

32. 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.
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Tópico – ONDAS SONORAS
E EFEITO DOPPLER
Texto extraído do site: http://www.cea.inpe.br/~alex/FisicadaMusica/fisica_da_musica.pdf

33. FIM DA AULA
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Tópico – ONDAS SONORAS
E EFEITO DOPPLER

34. Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do
Acesso
3 Wilfredor / GNU Free Documentation
License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Marac
a_tambor_y_furruco.svg
28/03/2012
5 Popular Science Monthly Volume 13 /
Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PSM_V
13_D058_Sound_waves_2.jpg?uselang=pt-br
28/03/2012
6 August Adolf Eduard Eberhard Kundt /
Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kundt_
tube.png
28/03/2012
7 Zina Deretsky, National Science
Foundation, USA/ Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hearin
g_mechanics.jpg
28/03/2012
9 e 10 Pluke / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CPT-
sound-pitchvolume.svg
28/03/2012
11, 17, 18, 20,
21 e 23
SEE-PE. SEE-PE. 28/03/2012
14 Marek Mazurkiewicz / Creative
Commons Attribution-Share Alike 3.0
Unported.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chirop
tera_echolocation.svg
28/03/2012
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