FISICA DO SOM

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FÍSICA DOS SONS
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A EQUAÇÃO DE ERWIN SHRÖDINGER
1887-1961
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1. CONCEITO DE ONDA: Onda é uma perturbação ou distúrbio transmitido através do vácuo ou de um meio gasoso, líquido ou sólido.
Os diferentes tipos de onda transmitem energia de um ponto a outro sem necessariamente haver transporte de matéria.
Cada tipo de onda pode ser caracterizado pela oscilação de uma ou mais propriedades físicas que se propagam através do espaço:
ONDAS ELETROMAGNÉTICAS: oscilação dos vetores campo elétrico e campo magnético.
ONDAS SONORAS: a variável física que sofre a oscilação é a pressão. 
2. TIPOS DE ONDAS: Dependendo do meio de propagação as ondas podem ser: Mecânicas: ondas que se propagam em meios deformáveis ou elásticos. As partículas vibram em torno do seu ponto de equilíbrio, sem no entanto se deslocar como um todo junto com a onda. Exs.: ondas sonoras, ondas na água, ondas em uma corda.
Não mecânicas: ondas que não necessitam de meio material para a sua propagação. Exs.: ondas eletromagnéticas (ondas de calor, luz visível, raios X etc.) 
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3. PRINCÍPIO DA SOBREPOSIÇÃO: Quando duas ou mais ondas passam por um dado ponto, em um determinado instante, a perturbação resultante é a soma algébrica das perturbações de cada onda. O efeito combinado de duas ou mais ondas em um ponto é chamado interferência. Esse fenômeno é característico e exclusivo do movimento ondulatório. Pode ser construtiva ou destrutiva.
 
4. OSCILADOR HARMÕNICO: A onda sonora é periódica, isto é, após intervalos de tempos iguais, a velocidade de cada uma das moléculas vibrantes é a mesma. Essas moléculas possuem maior velocidade quando passam por sua posição de equilíbrio, e apresentam velocidade nula nos extremos da trajetória do movimento de oscilação. Define-se como oscilador harmônico um sistema capaz de oscilar indefinidamente, apresentando sempre um período constante. 
Equações: y = A sen  ; T =  / v ; f = 1 / T ; v = f onde:
A (amplitude): É a extensão do movimento
T (período): é o tempo necessário para um ciclo completo
F (frequência): é o número d ciclos ocorrendo em um determinado tempo (1s).
 (comp. de onda): é a distância que a onda viaja para completar um ciclo.
*** A freqüência de uma onda independe do meio onde ela se propaga, entretanto, o comprimento de onda () depende da velocidade da mesma através do meio onde se propaga. 
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O OSCILADOR HARMÔNICO SIMPLES
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5. PROPAGAÇÃO DOS SONS: 
Corpos elásticos: recuperam a forma primitiva depois de terem sido deformados. Essa propriedade chama-se resiliência. Assim todos os corpos elásticos são resilientes.
 
Corpos plásticos: não são resilientes. Após serem deformados não recuperam a sua forma primitiva. Eles vibram mal e por isso também conduzem mal os sons.
A velocidade de propagação de uma onda em um meio não dispersivo é constante: 
v =  f, portanto se f aumenta  diminui.
A velocidade depende apenas da elasticidade e da densidade do meio. A velocidade do som no ar a 20oC independe da freqüência e é 344 m/s, sendo igual para sons audíveis, infra sons ou ultra sons.
* Não existe relação entre a velocidade de propagação da onda em um meio (isto é a velocidade com que esta energia é transmitida) e a velocidade com que um ponto no meio oscila em torno da sua posição de equilíbrio. Esta é proporcional à amplitude da oscilação e está relacionada à quantidade de energia da onda. 
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A PROPAGAÇÃO DOS SONS
V  E / 
V = k (E / )1/2
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6. RESSONÂNCIA: 
Quando um sistema elástico vibra, animado por uma onda sonora, diz-se que ele está em ressonância co o som.
Impedância é a soma dos elementos resistivos que ocorrem durante a vibração de um sistema material elástico:
Z = (Xm - Xe + R)1/2 , onde: 
Xm = é a reatância de massa: Xm = 2 fm
Xe = é a reatância elástica: Xe = E / 2f
** A freqüência de ressonância ou freqüência natural do sistema é: 
f = 1 / 2 (E / m)1/2
Ressoador: Quando um corpo vibra estimulado por uma onda sonora, diz-se que ele está em ressonância com a fonte que produziu o som. Nessa situação o sistema passa a ser também um emissor de sonse é chamado de ressoador.
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A RESSONÂNCIA
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7. TUBOS ACÚSTICOS
Aberto:  = 4.L ; f = v / 2.L
Fechado:  = 2.L ; f = v / 4.L
Demonstração prática: Determine a velocidade do som no ar utilizando duas provetas de tamanhos L1 = 0,315 m e L2 = 0,428 m. 
A RESSONÂNCIA
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8. QUALIDADES FISIOLÓGICAS DO SOM
Altura: sons graves (baixas freqüências), infrasons; sons agudos (altas freqüências), ultrasons.
Intensidade: sons fortes e fracos:		
I = P / S
O som mais alto tolerado pelo ouvido humano: 1 W/m2
O som menos intenso percebido pelo ouvido humano: 10-12 W/m2
A intensidade () pode ser também expressa em função do som mais fraco usando-se a relação:
 = 10 log I / Io, 
A unidade de intensidade obtida por essa relação foi denominada decibel (d).
Timbre: é a qualidade que diferencia dois sons de mesma altura e intensidade, mas que são produzidos por fontes sonoras diferentes. O timbre de um som depende do conjunto de sons secundários (sons harmônicos) que acompanham o som principal. 
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P
A
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O TIMBRE
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O TIMBRE
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