Relatório de Física Acústico

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Universidade Estácio de Sá
Campus: Nova Friburgo
Campus: Nova Friburgo
TURMA: 3026
RELATORIO DE FISICA EXPERIMEMTAL I
EXPERIMENTO 05 – ACÚSTICA
Luan Souza Daudt 201503388999
Paulo Lucas da Silva Mineiro 201301472379
Luiz Felipe da Silva 201602094462
Sávio Arduine de Azevedo 201601153007
 Carlos Roberto Raposo 201602371271
Nova Friburgo, 06 de abril de 2016
Experimento: Acústica
O objetivo desse experimento é visualizar e ouvir os fenômenos relacionados as ondas sonoras.
1 - INTRODUÇAO E FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A acústica é o ramo da física associado ao estudo do som. O som é um fenômeno ondulatório causado pelos mais diversos objetos e se propaga através dos diferentes estados físicos da matéria.
As ondas sonoras são ondas mecânicas que se propagam através de um gás, líquido ou sólido. Estas ondas são produzidas por deformações provocadas pela diferença de pressão em um meio elástico qualquer, como por exemplo, ar, metais ou isolantes. Por exemplo, quando o diafragma contido num alto-falante se movimenta para fora de seu suporte, ele cria uma região de alta pressão, pois comprime o ar que está na sua frente. Da mesma forma, ocorre uma rarefação quando o diafragma se move no sentindo inverso. Quando as variações de pressão do ar chegam aos nossos ouvidos, os tímpanos são induzidos a vibrar e nos causam a sensação fisiológica do som. O ouvido humano pode captar ondas sonoras com frequências entre 20 Hz e 20.000 Hz, embora esses números possam variar de uma pessoa a outra e com a idade.
     A altura de um som, ou seja, o fato de ele ser grave ou agudo, está associada à frequência da onda sonora: quanto maior a frequência, mais agudo (mais alto) é o som.
O movimento de ondas sonoras é longitudinal, onde as oscilações são paralelas à direção de propagação. Nos sólidos, além de serem longitudinais, elas podem ainda realizar movimento transversal, ou seja, as oscilações são perpendiculares à direção da onda. A onda sonora então pode ser descrita como uma onda de variação de pressão constituída por sequências de compressão e rarefação do ar, propagando no espaço. A onda de pressão provoca uma onda de deslocamentos do fluido. Quando a variação de pressão é máxima o deslocamento é mínimo e vice versa.
Cada onda realiza um movimento oscilatório, no qual este se relaciona com a frequência (f), o período (T), o comprimento da onda (l) e a velocidade de propagação (v). Onde o módulo da velocidade pode ser descrito pela expressão v = f 
A ressonância acontece quando um sistema físico oscila de maneira forçada em sua frequência natural de oscilação, atingindo grande amplitude. Ao ser aplicado por um agente externo, um único pulso a um sistema oscilante, este oscilará em sua frequência natural com a amplitude da oscilação diminuindo até zero com o tempo, devido ao amortecimento. Ao ser aplicada uma seqüência contínua de pulsos, o sistema oscila de modo forçado.
 Por fim a reverberação é um efeito físico gerado por ondas sonoras quando estas são refletidas de forma reiterativa. Na prática, o que ouvimos é a persistência de um som logo após ser extinta a emissão por sua fonte sonora e que ocorre em um ambiente fechado ou parcialmente fechado
2 – MATERIAIS NECESSÁRIOS
Oscilador de Landimeier; 
Caixas de Som;
Folha de papel;
Gerador de impulsos mecânicos; 
Taça; 
Becker; 
Água;
Placa metálica;
Areia ou sólido fino similar;
Tubo de Kundt; 
3 – DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO
Primeira parte:
No primeiro instante o tutor da disciplina apresentou as características gerais das ondas sonoras e dos sons. Mostrou-se a diferenciação de sons através do oscilador de Landimeier, e também relacionou-se as ondas com a transferência de massa através do som emitido contra uma folha de papel. ( Para isso a folha foi posicionada sobre a caixa de som, e o oscilador enviou diferentes frequências de som contra a folha). Para exemplificar a diferenciação de graves e agudos e a capacidade humana de ouvir, o instrutor também produziu sons em uma taça e em um Becker. A taça foi enchida com água pela metade e com os dedos do instrutor molhados, a taça e o Becker foram alisados produzindo um som com frequências diferentes.
Segunda Parte:
Nessa parte foi utilizado o tubo de kundt, que é um tubo de vidro cilíndrico com uma das extremidades tampadas, com ar e pó de serragem no seu interior, foi posicionado duas caixas de alto-falantes nas extremidades do tubo. As caixas foram ligadas com a mesma frequência.
Terceira Parte:
Por ultimo uma placa foi aplicada ao gerador de impulso mecânico, onde o mesmo ao gerar frequências diferentes, movimenta a placa de formas distintas. Após esta etapa foi adicionada areia sob a placa.
4 – RESULTADOS OBTIDOS
Primeira parte:
Na primeira parte do experimento constatou-se que a diferenciação de dois sons se torna mais difícil quando os mesmos possuem frequências próximas. Quanto aos graves e agudos constatou-se que os sons agudos se sobressaem em relação aos graves. A folha de papel sofreu maior vibração quando em contato com o som grave, porém a mesma não se movimentou para as laterais. Em seguida, pode-se dizer que a taça emitiu um som bastante notável enquanto o Becker não produziu som algum. 
Segunda parte:
Ao serem ligadas as duas caixas de som com a mesma frequência, pôde-se observar, apenas escutando, que as duas ondas sonoras das caixas de som estavam causando interferência entre si. Quando alcançada a frequência ideal, pôde-se observar que a areia presente dentro do tubo sofreu uma movimentação vertical e ao mesmo tempo se acumulou somente em algumas partes do tubo . 
Terceira parte:
Após a apresentação do experimento foi possível verificar variadas formas geométricas ou desenhos relacionadas com diferentes frequências as quais a placa foi submetida. Pôde-se verificar também aumentando a frequência os desenhos se tornavam mais complexos. 
5 – CONCLUSÃO
Através do experimento realizado, podemos concluir que ondas mecânicas do tipo sonora precisam de um meio para se propagar. O som é definido como a propagação de uma frente de compressão mecânica ou onda longitudinal se propagando apenas por meias materiais, como o ar ou a água. Outra situação é que para que essa propagação ocorra, é necessário que aconteçam compressões e refrações em um meio. No geral os seres humanos utilizam o ar para gerar vibrações e ocasionar o som desejado. Desta forma, pode-se concluir que é impossível escutar uma pessoa se esta estiver no vácuo. Concluímos também que a intensidade do som é a qualidade que nos permite caracterizar se um som é forte ou fraco e está diretamente relacionada com a energia que a onda sonora transfere. O som grave transporta mais energia, tal fato pode ser observado na vibração da folha no experimento e também em algumas caixas de som que conseguem vibrar o ambiente em um volume muito alto. Diferentemente da intensidade a altura é considerada a qualidade que faz com que o ouvido possa distinguir um som grave (baixas frequências) de um agudo (altas frequências). Concluímos, portanto que o ouvido humano possui maior facilidade de ouvir sons agudos. Isso pode ser visualizado claramente no choro de um bebê. É mais fácil ouvir um bebê chorando e isso incomoda um pouco mais, do que por exemplo ouvir um homem com uma voz muito grave narrar uma partida de futebol. Isso está ligado a evolução que o ser humano adquiriu ao longo de muitos anos. Vale ressaltar também que esse tipo de onda não transporta matéria, apenas energia. Isso pode ser constatado através do experimento da folha, dado que a folha acompanhou o movimento de vibração da onda, mas não se moveu em nenhum momento para as laterais. O tubo de de Kundt mostrou o mesmo, onde a areia utilizada movia-se em determinadas partes do tubo em sentido vertical. Vale destacar que o eco ou reverberação é um fenômeno de reflexão do som e ocorre devido ao contato com matéria solida. No entanto essa matéria absorveparte dessa energia e esse é o motivo pelo qual uma sala normal mobiliada não produz eco, enquanto uma vazia apresenta maior eco. Por ultimo, pode-se concluir que a taça produz som devido a pequena espessura do vibro, isso faz com que a frequência de vibração seja alta e produza um som agudo. A água impede a taça de vibrar e facilita uma frequência harmônica. O mesmo não ocorre com o Becker, pois o vidro é grosso, a vibração é de baixa frequência e o ouvido humano não captura o som grave emitido de forma clara. 
5 – REFERÊNCIAS
Princípios do Som. Disponivel em: <http://wwwp.feb.unesp.br/jcandido/acustica/Apostila/Capitulo%2003.pdf> acessado em 02 de abril de 2016
SILVA, M.A. Intensidade, Timbre e Altura. http://www.brasilescola.com/fisica/intensidade-timbre-altura.htm
Experiência 8 - Ondas Sonoras Estacionárias:
O Tubo de Kundt., Universidade Federal do Rio de Janeiro http://omnis.if.ufrj.br/~vitoria/fisicaexperimental2/Roteiros/E8-Tubo.pdf cessado em 02 de abril de 2016