638623

Prévia do material em texto

Acústica – Parte 1
Física
1o bimestre – Aula 8
Ensino Médio
3a
SÉRIE
2024_EM_B1_V1
Acústica.
Compreender algumas características gerais do som.
Conteúdo
Objetivo
2024_EM_B1_V1
Caro professor, nesta aula, foram desenvolvidas algumas animações para auxiliar a compreensão dos estudantes sobre a produção e a propagação de ondas sonoras. Diante disso, recomendamos que a apresentação desta aula seja feita no formato PowerPoint em vez de PDF, pois as imagens estáticas da animação podem dificultar a compreensão. Agradecemos pela sua atenção e consideração.
Imagine um país fictício à beira de um terremoto. Nesse lugar, a tecnologia disponível para prever esses eventos naturais que emitem sons de baixa frequência, imperceptíveis para a audição humana, é limitada. Apesar da carência de recursos tecnológicos para previsão, os cientistas locais, cientes da capacidade de alguns animais em ouvir esses sons, estão investigando se alguma espécie animal na região apresenta comportamentos atípicos antes da ocorrência de terremotos. Eles descobriram que um grupo de animais reage de forma peculiar momentos antes desses eventos naturais ocorrerem.
Situação-problema
2024_EM_B1_V1
Para começar
Com base no espectro de audição de diferentes espécies animais, apresentada na tabela a seguir, qual seria a espécie mais propensa a prever a chegada de um terremoto nessa região? Além disso, mesmo que você ainda não tenha estudado especificamente esse assunto, responda também: os sons emitidos pelos terremotos podem ser considerados como ultrassons ou infrassons? Você diria que esses sons estão mais próximos de um som agudo ou grave?
Situação-problema
	Animal 	Espectro de audição
	Humano	20 Hz a 20.000 Hz
	Golfinho	150 Hz a 150.000 Hz
	Cachorro	15 Hz a 50.000 Hz
	Gato	60 Hz a 65.000 Hz
	Morcego	1000 Hz a 120.000 Hz
Vire e converse
2024_EM_B1_V1
Para começar
l
O som e sua propagação
Vibração
propagação
Dito de maneira mais informal, podemos considerar o som como o movimento organizado das moléculas de um determinado meio material. Esse movimento é, na verdade, a vibração longitudinal das moléculas, propagando-se através desse meio.
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
l
O som e sua propagação
Vibração
propagação
Para compreender melhor a produção e a propagação das ondas sonoras, observe a animação abaixo. Ela representa de forma ilustrativa um cilindro com ar em seu interior, em que um êmbolo está posicionado em uma das suas extremidades, movendo-se periodicamente para a direita e para a esquerda.
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
l
O som e sua propagação
Vibração
propagação
Observe que, quando o êmbolo se move para a direita, ele comprime as moléculas de ar dentro do cilindro, essa compressão se propaga. Depois, quando o êmbolo volta, cria uma região de rarefação que também se propaga. Esse ciclo de compressão e rarefação se repete periodicamente. Note que as moléculas apenas vibram em torno de um ponto de equilíbrio, elas não se transportam ao longo da direção de propagação do meio material.
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
l
O som e sua propagação
Vibração
propagação
Como a onda sonora é periódica, é válida a equação fundamental da ondulatória: v = . f, em que v é a velocidade de propagação da onda, f é sua frequência e o seu comprimento de onda. O comprimento de onda () é a distância entre duas regiões consecutivas de compressão ou rarefação.
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
l
O som e sua propagação
Vibração
propagação
Quando uma molécula de ar é afetada por essas compressões ou rarefações. Ela vibra na mesma direção em que se propaga. É por essa característica que as ondas sonoras são denominadas longitudinais.
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
l
O som e sua propagação
Vibração
propagação
Um alto-falante é uma fonte sonora. Nesse dispositivo, um diafragma vibra, criando compressões e rarefações no ar que se propagam, formando ondas mecânicas. É importante destacar que, na realidade, uma onda sonora se move em todas as direções do espaço. O exemplo do cilindro com um êmbolo é um modelo simplificado para facilitar a compreensão, considerando a propagação da onda em uma única direção.
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
A onda mecânica sonora alcança nossos ouvidos e nos permite a sensação da audição. A capacidade de perceber os sons está ligada à frequência dessas ondas, que devem estar entre 20 e 20.000 Hz para serem percebidas pelo ouvido humano. Essa faixa varia de acordo com a idade do ouvinte. Ondas mecânicas acima de 20.000 Hz são chamadas de ultrassons, enquanto as ondas com frequências abaixo de 20 Hz são chamadas de infrassons, conforme representado abaixo.
Vibrações audíveis
ultrassom
infrassom
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
A altura do som está relacionada à sensação de grave ou agudo que ele provoca. Em geral, dizemos que um som de frequência f1 é mais alto (ou mais agudo) que um som de frequência f2, quando f1 é maior que f2 ; e mais baixo (ou mais grave) quando f1 é menor que f2.
Na próxima aula, discutiremos a intensidade sonora, para esclarecer confusões que surgem ao tentarmos distinguir sons altos ou baixos, fortes ou fracos. 
Altura do som
ultrassom
infrassom
Agudo
(alto)
Grave
(baixo)
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
12) (UFRJ/2011) Um brinquedo muito divertido é o telefone de latas. Ele é feito com duas latas abertas e um barbante que tem suas extremidades presas às bases das latas. Para utilizá-lo, é necessário que uma pessoa fale na “boca” de uma das latas e outra pessoa ponha seu ouvido na “boca” da outra lata, mantendo os fios esticados.
Como no caso do telefone comum, também existe um comprimento de onda máximo, em que o telefone de latas transmite bem a onda sonora.
Exercício proposto
2024_EM_B1_V1
Na prática
Sabendo que, para um certo telefone de latas, o comprimento de onda máximo é 50 cm e que a velocidade do som no ar é igual a 340 m/s, calcule a frequência mínima das ondas sonoras que são bem transmitidas pelo telefone.
Exercício proposto
2024_EM_B1_V1
Na prática
Dados:
V = 340 m/s
= 50 cm
Correção
Para resolver essa questão, vamos começar convertendo a unidade do comprimento de onda () de centímetros para metros. Assim, temos: 
= 50 cm = 0,5 m
Em seguida, usaremos a equação fundamental da ondulatória (v = . f) para encontrar a frequência. Assim obteremos:
v = . f 340 = 0,5 . f
f = = 680 Hz
2024_EM_B1_V1
Na prática
Retorne à situação-problema proposta no início desta aula e responda novamente às seguintes questões:
Com base na tabela abaixo qual seria a espécie mais propensa a prever a chegada de um terremoto? Os sons emitidos pelos terremotos podem ser considerados ultrassons ou infrassons? Você diria que esses sons estão mais próximos de um som agudo ou grave?
Retomando aprendizagens
	Animal 	Espectro de audição
	Humano	20 Hz a 20.000 Hz
	Golfinho	150 Hz a 150.000 Hz
	Cachorro	15 Hz a 50.000 Hz
	Gato	60 Hz a 65.000 Hz
	Morcego	1.000 Hz a 120.000 Hz
Vire e converse
2024_EM_B1_V1
Aplicando
Analisando a tabela fornecida, observamos que os cães são a espécie mais provável para prever terremotos, no contexto apresentado pela situação-problema. Podemos dizer também que os terremotos emitem infrassons (sonsde baixa frequência), o que os caracteriza como sons graves ou baixos, como exemplificado a seguir. 
Retomando aprendizagens
	Animal 	Espectro de audição
	Humano	20 Hz a 20.000 Hz
	Golfinho	150 Hz a 150.000 Hz
	Cachorro	15 Hz a 50.000 Hz
	Gato	60 Hz a 65.000 Hz
	Morcego	1.000 Hz a 120.000 Hz
infrassom
ultrassom
Grave
(baixo)
Agudo
(alto)
2024_EM_B1_V1
Aplicando
Compreendemos algumas características gerais sobre o som.
2024_EM_B1_V1
O que aprendemos hoje?
LEMOV, Doug. Aula nota 10: 49 técnicas para ser um professor campeão de audiência. Tradução de Leda Beck. Consultoria e revisão técnica de Guiomar N. de Mello e Paula Louzano. São Paulo: Da Prosa/Fundação Lemann, 2011.
VILLAS BÔAS, Newton et al. Tópicos de Física 1: Conecte Live. 2. ed. São Paulo: Saraiva, 2018.
Slides 5 a 10 – Imagens elaboradas para o material.
2024_EM_B1_V1
Referências
2024_EM_B1_V1
audível
f
£
£
20Hz20000Hz