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ACÚSTICA
Ondas sonoras(Capítulo 19)
Prof. Diones Charles
Física 2
INTRODUÇÃO
• É o segmento da Física que interpreta o comportamento das ondas sonoras audíveis frente aos diversos fenômenos ondulatórios.
ONDA SONORA: Onda mecânica, longitudinal e tridimensional.
VELOCIDADE DO SOM• A velocidade do som depende das condições
do meio em que ele se propaga.
Aviões supersônicos: possuem velocidade maior
que o som no ar.
Meio Temperatura V (m/s)
Ar 20º C 340
Água 0º C 1500
Ferro 0º C 4480
FISIOLOGIA DA AUDIÇÃOOuvido externo: capta o som.
Tímpano leva o som para o ouvido médio (martelo, bigorna e estribo)
Quando o som chega no ouvido interno ele é amplificado de 30 a 60 vezes pela janela oval no inicio do labirinto e caracol.
No ouvido interno estão as terminações nervosas que se comunicam com o cérebro) .
ALTURA DO SOM • Qualidade que permite diferenciar som grave
e som agudo.• A altura de um som depende apenas de sua
frequência.
ALTURA DO SOM
20 Hz 20 kHz
Som Audível Infra – Som Ultra – Som
Altura
Som
Audível
Alto:
Baixo:
AGUDO
GRAVE
(Alta frequência)
(baixa frequência)
INTERVALO ACÚSTICO • O Intervalo entre dois sons é a razão entre as
frequências destes sons.
2
1
f
fI Se I = 2; dizemos que o intervalo
entre os dois sons é uma oitava.
Intervalo Acústico Razão de frequência
Uníssono 1:1
Oitava 2:1
Tom maior 9:8
Tom menor 10:9
Semitom 16:15
INTENSIDADE SONORA
• É a quantidade de energia sonora que atravessa a unidade área de uma superfície disposta perpendicularmente à direção de propagação, na unidade de tempo.
• A unidade de potência no SI é watt (W);• A unidade de intensidade é w/m².
A
PI
DEFINIÇÃO:
Δt
ΔEP
INTENSIDADE SONORA
a
PotI
Potência da fonte (Watts)
Área atravessada pelo som (m2)
10-12 1 I (W/m2)
SILENCIO ABSOLUTO
POLUIÇÃO SONORASOM FISIOLÓGICO
LIMIAR DE AUDIBILIDADE
INTENSIDADE SONORA
Exemplo:Uma onda sonora incide continua e perpendicularmente a uma superfície de área igual a 9,0x10 -2 m², de modo que, num intervalo de tempo igual a 2 segundos, a energia incidente na superfície equivale 7,2x10-2 J. Determine:
a) A potência incidente na superfície;b) A intensidade da onda na superfície.
INTENSIDADE SONORA
SOM FORTE
Intensidade Alta
Onda Sonora com amplitude Alta
SOM FRACO
Baixa Intensidade
Onda Sonora com amplitude baixa
NÍVEL SONORO • É a intensidade sonora percebida ou detectada
pelo sistema auditivo humano.
DEFINIÇÃO MATEMÁTICA: Io
I logβ
decibel 0 120
SILÊNCIO ABSOLUTO
SOM FISIOLÓGICO
POLUIÇÃO SONORA
Limiar de audibilidade Limiar de dor
NÍVEL SONORO
0I
I 10.logβ
I0 = 10-12 W/m²
Obs.:
log 10x = x
log (x.y) = log x + log y
log A = x => A = 10x
1 B = 1 bel = 10 decibels = 10dB
NÍVEL SONORO Exemplos:
1) Sabendo que a menor intensidade sonora audível do ser humano é I0 = 10-12 W/m2, determine o nível sonoro de:
a) Um som cuja intensidade é I = 10-5 W/m²;
b) I0
2) Calcule o níveo sonoro de um som cuja intensidade é I = 2,0x10-8 W/m², sabendo que log 2 = 0,3. Expresse o valor em decíbels.
3) Calcule a intensidade sonoro (I) de um som cujo nível sonoro é 90 Db.
TIMBRE
• Está relacionado à forma da onda.• Permite distinguir dois sons de mesma altura
e mesma intensidade, emitidos por fontes distintas.
REFLEXÃO DO SOM • Quando as ondas sonoras atingem um
obstáculo fixo, como uma parede, elas sofrem reflexão com inversão de fase.
• Persistência auditiva: tempo que leva para deixarmos de perceber um som (0,1s).
• Eco: ocorre quando a pessoa percebe o som por ela emitido duas vezes distintas.
FONTES DE ONDAS SONORAS• Cordas Sonoras
1º HARMÔNICO
Som fundamental
2º HARMÔNICO
3º HARMÔNICO
CORDAS SONORAS
EFEITO DOPPLER • É o fenômeno pelo qual um observador percebe
uma frequência diferente daquela emitida por uma fonte, devido ao movimento relativo entre eles.
Aproximação Som percebido é mais alto.
Afastamento Som percebido é mais baixo.
• f’ é a frequência ouvida pelo observador; • f é a frequência emitida pela fonte; • vs é a velocidade do som (340 m/s); • v0 é a velocidade do observador; • vF é a velocidade da fonte.
Para utilização dessa fórmula, o sinal positivo ou negativo que procede a velocidade v0 e vF deve ser usado de acordo com a seguinte regra: orienta-se um eixo do observador para a fonte; se o movimento for a favor desse eixo, usa-se o sinal positivo. Se o movimento for contra esse eixo, usa-se o sinal negativo.
fs
osF vv
vvff
'