desnvol. fisica 2

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FACULDADE SANTA MARIA- FSM
BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
JOSÉ LUCAS
JULIO GENTIL
KLÉSSIO
LARA PEREIRA TAVARES MENDES
LUCAS MATHEUS MAGALHÃES
YANN MESQUITA
ONDAS SONORAS PROGRESSIVAS, INTENSIDADE SONORA, FONTES SONORAS MUSICAIS, INTERFERÊNCIA SONORA E BATIMENTOS.
CAJAZEIRAS- PB, 2017
JOSÉ LUCAS
JULIO GENTIL
KLÉSSIO
LARA PEREIRA TAVARES MENDES
LUCAS MATHEUS MAGALHÃES
YANN MESQUITA
ONDAS SONORAS PROGRESSIVAS, INTENSIDADE SONORA, FONTES SONORAS MUSICAIS, INTERFERÊNCIA SONORA E BATIMENTOS.
Relatório apresentado com objetivo de obtenção de aprovação na disciplina de física teórica e experimental II.
Prof. Wendel Pires
CAJAZEIRAS- PB, 2017
RESUMO
 Dentre a grande abrangência de ondas, encontram-se as ondas sonoras, as quais apresentam propriedades como a intensidade, e podem sofrer interferência, característica que pode produzir o efeito de batimento. As ondas sonoras consistem em ondas ao mesmo tempo, mecânicas, longitudinais e de pressão. Apresentam particularidades diversas, dentre elas, a intensidade sonora, que se caracteriza como a energia transportada pela onda sonora em uma determinada unidade de área. Além disso, é produzida a partir de membranas, discos, colunas de ar e cordas, que correspondem a fontes sonoras musicais (todo dispositivo que emite som). Ainda, as ondas sonoras podem sofrer durante sua propagação, uma interferência, causada pelo encontro de duas ou mais ondas. A interferência pode ser de dois tipos: destrutiva e construtiva, e pode gerar o efeito de batimento, quando as duas ondas ficam em fase ou em oposição de faz.
Palavras-chaves: Ondas sonoras. Interferência. Fontes sonoras.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO......................................................................................................... 4
2 DESENVOLVIMENTO............................................................................................. 5 
2.1 OBJETIVO GERAL ..............................................................................................11 2.1.1 Objetivo específicos........................................................................................11
2.2 METODOLOGIA .................................................................................................12
2.3 PROCEDIMENTOEXPERIMENTAIS..................................................................13
2.4 RESULTADOS ....................................................................................................14
3 CONCLUSÃO ........................................................................................................15
4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................16
 1 INTRODUÇÃO
 O presente relatório refere-se às ondas sonoras, englobando sua definição e propriedades, e aos fenômenos sonoros, a interferência e o batimento.
 As ondas sonoras são ondas longitudinais que se propagam no ar e em outros meios. Elas têm origem mecânica e, portanto, não se propagam no vácuo, além disso, podem se propagar com diversas frequências, porém o ouvido humano é sensibilizado somente quando elas chegam a ele com frequência entre 20 Hz e 20 000 Hz, aproximadamente. O som apresenta características, como altura, timbre e intensidade. Esse último corresponde à qualidade que permite caracterizar um som em forte ou fraco. A intensidade de uma onda sonora indica a quantidade de energia transportada pela onda. Sua unidade de medida é denominada nível de intensidade sonora, expressa em unidade de decibel (dB). 
 A interferência consiste no fenômeno sonoro que ocorre quando duas ondas superpõem-se na mesma região do espaço, resultando em outra onda com intensidade diferente, se a intensidade do som for forte temos uma interferência construtiva, porém se o som for fraco temos uma interferência destrutiva. Esse fenômeno foi descrito por Thomas Young, em 1801, quando ele provou experimentalmente que a luz é uma onda, demonstrando que ela sofre interferência assim como as ondas do mar. O fenômeno conhecido por batimento é o resultado de uma interferência, quando há a superposição de duas ondas que se propagam numa mesma direção com frequências ligeiramente diferentes.
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 Ondas sonoras
 Onda é uma perturbação que se propaga num meio material ou não e que transmite energia de um ponto a outro sem transporte de matéria. 
 Existem diversos tipos de ondas, entre elas, as Ondas Sonoras, caracterizadas como ondas longitudinais, onde a vibração das partículas é paralela à direção de propagação da onda, mecânicas, uma vez que precisam de um meio para propagar-se, e classificadas como sendo de pressão, já que se propagam a partir de variações da pressão do meio. Podem ser utilizadas em prospecção sísmica (localização de poços de petróleo), em localização por sonar (navios, submarinos), na exploração de partes moles do corpo humano (ultrassom), entre outros. 
 As ondas sonoras podem ser progressivas, nelas a energia proveniente do som é transferida de um local para outro através de vibrações e o seu contorno move-se através do meio à velocidade da onda, e estacionárias, onde o contorno da onda sonora não se move através do meio, mantendo-se estacionário. 
 As ondas sonoras podem ser perceptíveis e imperceptíveis pelo ouvido humano. As ondas perceptíveis possuem frequência entre 20 Hz e 20.000 Hz, e são produzidas por vibração de cordas, colunas e ar, discos e membranas. Já as imperceptíveis pelo ser humano são classificadas em dois tipos: infrassônicas, as quais possuem frequência inferior a 20 Hz, sendo produzidas, por exemplo, por abalo sísmico. E as ultrassônicas, que possuem frequência acima de 20.000 Hz, podendo ser detectadas e emitidas por outros seres vivos, como o cachorro e o morcego.
 Esse tipo de onda apresenta à frequência, a frequência angular, a velocidade e amplitude de descolamento definidos do mesmo modo e obedecendo as mesmas relações que para uma onda transversal, porém o comprimento da onda é definido de maneira diferente, consistindo na distância para qual o padrão de compressão e expansão associado a onda começa a se repetir, e não a distância com a qual a forma de onda começa a se repetir.
 A maioria dos sons chega ao ouvido transmitido pelo ar, que age como meio de transmissão. Nas pequenas altitudes, os sons são bem audíveis, o que não ocorre em altitudes maiores, onde o ar é menos denso., uma vez que o ar denso é melhor transmissor do som que o ar rarefeito, pois as moléculas gasosas estão mais próximas e transmitem a energia cinética da onda de umas para outras com maior facilidade. De uma maneira geral, os sólidos transmitem o som melhor que os líquidos, e estes, melhor do que os gases.
 Os sons não se transmitem no vácuo, porque exigem um meio material para sua propagação.
 O som possui qualidades fisiológicas, podendo ser caracterizado de acordo com sua altura, propriedade relacionada com a frequência e que nos permite classificar do som em agudo ou grave. Quanto maior a frequência, mais agudo é o som, e quanto menor for a frequência, mais grave é o som. O timbre, que permite ao ouvido distinguir sons de altura e intensidade iguais produzidos por instrumentos diferentes. E a intensidade, a qual consiste na energia transportada pela onda sonora por unidade de área por unidade de tempo, permitindo classificar o som como forte ou fraco. A intensidade também depende da amplitude da onda. Um som com maior amplitude é um som forte, enquanto um som com amplitude pequena é um som fraco. 
 A intensidade fisiológica, intensidade sonora detectada pelo sistema auditivo humano, também chamada nível sonoro (NS), em homenagem ao cientista norte-americano Graham Bell (1847-1922), que estudou o som e inventou o telefone, é medida em bel (B) ou decibéis (dB). E é dada pela fórmula: NS = 10 log (I/Io), em que Ioé a menor intensidade física audível e equivale a Io = 10-12 W/m2, e I é a intensidade física do outro som considerado.
 Quando um som possui uma grande quantidade de energia por unidade de tempo e a onda sonora possui uma grande amplitude, dizemos que o som possui uma grande intensidade. Logo, a intensidade está relacionada ao volume do som, e se estabeleceu que ao som de menor intensidade que o ser humanos fosse capaz de escutar seria atribuído o valor de 0 dB e o de maior intensidade, de 120 dB.
	
	
	
Os sons muito intensos são desagradáveis ao ouvido humano. Sons com intensidades acima de 130 dB provocam uma sensação dolorosa e sons acima de 160 dB podem romper o tímpano e causar surdez.
2.2 Fontes sonoras 
 Fonte sonora é qualquer corpo capaz de fazer o ar oscilar com ondas de frequência e amplitude detectáveis pelos nossos ouvidos. No entanto, as fontes mais variadas e ricas em qualidade sonora são os instrumentos musicais, que, de forma geral, podem ser classificados em três grandes grupos: 
Os instrumentos de percussão, como: tambor, atabaque, bateria e xilofone. 
Os instrumentos de corda, como: violino, violão, contrabaixo, harpa, piano e violoncelo.
E os instrumentos de sopro, como: clarineta, flauta, flautim, oboé, fagote, órgão de sopro e saxofone. 
 Cada instrumento musical tem a característica de emitir uma mesma nota com timbre diferente dos demais instrumentos. Timbre é a característica sonora que nos permite distinguir sons de uma mesma frequência, porém emitidos por fontes sonoras conhecidas, permitindo-nos identificar o emissor do som. 
2.3 Interferência 
 A Interferência consiste em um recebimento de dois ou mais sons de fontes diferentes, ou seja, na superposição de duas ondas no espaço. 
As ondas são pulsos energéticos que se propagam pelo espaço de forma periódica. Quando duas ondas superpõem-se na mesma região do espaço, ocorre a interferência, que resulta em outra onda com intensidade diferente. Essas variações na intensidade da onda resultante são chamadas de franjas de interferência.
Esse fenômeno foi descrito por Thomas Young, em 1801, quando ele provou experimentalmente que a luz é uma onda, demonstrando que ela sofre interferência assim como as ondas do mar. 
Esse fenômeno pode ser classificado de duas formas: interferência construtiva ou destrutiva.
A Interferência construtiva ocorre quando as duas ondas que se superpõem têm a mesma fase e uma “reforça” a outra, tendo como resultado uma onda maior que as que deram origem. Logo a amplitude resultante da onda será a soma da amplitude das duas ondas que se superpõem.
 Já a Interferência destrutiva, Ocorre quando duas ondas que se encontram têm fases diferentes de forma que uma aniquila a outra. 
Logo a amplitude resultante da onda será a determinada pela subtração da amplitude das duas ondas que se superpõem.
 A interferência é um fenômeno típico dos movimentos ondulatórios, ou seja, pode-se obter a interferência com duas ou mais fontes luminosas ou fontes sonoras como, por exemplo, o alto-falante.
2.4 Batimentos
 Os batimentos consistem na variação periódica da intensidade de dois sons tocados juntos. 
 Quando duas ondas sonoras, com frequências diferentes, mas muito próximas, chegam aos nossos ouvidos simultaneamente, percebemos uma variação na intensidade do som resultante; ela aumenta e diminui alternadamente, produzindo um fenômeno chamado batimento. Esse batimento é resultante da interferência construtiva e destrutiva das duas ondas quando ficam em fase ou em oposição de fase. Se as duas frequências forem ficando próximas, o batimento ficará gradualmente mais lento e desaparecerá quando elas forem idênticas (uníssono). Os batimentos entre dois tons podem ser percebidos pelo ouvido humano até uma frequência de 15Hz. 
 Normalmente os músicos prestam atenção nos batimentos enquanto afinam seus instrumentos. Enquanto escutam algum batimento, é porque o instrumento está desafinado, logo alteram a afinação, até que a frequência de batimento diminua e o batimento desapareça, deixando assim o instrumento afinado.
 Para afinar seu instrumento, um músico pode recorrer a um diapasão, um aparelho metálico, que emite uma frequência (normalmente Lá - 440Hz). Enquanto o diapasão emite a frequência, o músico toca a corda de seu instrumento simultaneamente, ajustando a tensão da corda ele tenta aproximar as duas frequências, fazendo com que o batimento seja imperceptível.
2.1 OBJETIVO GERAL
Analisar e aprofundar o conhecimento sobre ondas sonoras progressivas, intensidade e nível sonoro, interferência sonora, fontes sonoras musicais e batimentos através de pesquisas detalhadas sobre o assunto e experimentos que demonstrem suas propriedades e sua importância na física e no cotidiano das pessoas.
2.1.1 Objetivos específicos
- Demonstrar a propagação das onda sonoras, suas propriedades e utilização além da física.
- Relatar e identificar as propriedades e problemas que a intensidade sonora pode ocasionar se apresentar grande amplitude.
- Demonstrar como ocorre a interferência sonora, definindo-a.
- Analisar as fontes sonoras musicais e identificar como ocorre a propagação das ondas sonoras que produzem os sons musicais. 
- Caracterizar o batimento sonoro, produzido pela superposição de ondas.
2.2 METODOLOGIA
 
 O seguinte trabalho relacionado à disciplina de Física teórica e experimental II constituiu-se em torno de uma pesquisa bibliográfica, uma vez que foi elaborado a partir de materiais encontrados em livros e na internet. 
 Através dos dados coletados, e a discussão entre os integrantes do grupo elaboraram-se experimentos que demonstram a propagação das ondas sonoras, sua intensidade, os meios pelos quais são produzidas, e interferência e batimentos delas quando ocorre superposição de duas ou mais ondas. 
 Logo, à metodologia do trabalho em mãos faz a opção pelo método experimental, já que os temas abordados foram demonstrados através de experimentos físicos. Enquanto procedimento, este trabalho realizou-se por meio de uma observação indireta, já que o levantamento dos dados ocorreu através de pesquisas já publicadas. Para o referente relatório pesquisa utilizou-se testes experimentais com alto falantes, água, disco de vinil, agulha, fones de ouvido, amplificador e microfone. Estas ferramentas permitiram comprovar os dados coletados. 
2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
 Durante o estudo sobre ondas sonoras e seus fenômenos, foram realizados dois experimentos, um deles demonstrando as ondas sonoras e outro permitindo identificar a interferência sonora.
 
 No primeiro experimento foram utilizados: disco de vinil, papelão, um rachi, uma agulha, fones de ouvido e uma caneta. A agulha fica presa ao rachi, enquanto o papelão é cortado no formato do disco e agregado a ele. Após todo o procedimento de montar o experimento, uma pessoa se submeterá a realizar a parte prática do relatório. O indivíduo coloca o rachi na boca e vai passar a girar o disco no sentido horário por meio da caneta, da forma correta, passará a escutar o som sendo “tocado” em seu crânio. Esse experimento permitiu demonstrar que as ondas sonoras precisam de um meio para propagar-se.
 Já no segundo experimento foram utilizados um amplificador, um microfone e duas caixas de alto falantes. O microfone é conectado no amplificador, enquanto os alto falantes ficam conectados a um computador. Após ambos estarem ligados, e serem aproximados, ocasionaram um ruído bastante desagradável. Ruído este que representa a interferência sonora.
2.4 RESULTADOS 
 No primeiro experimento ocorre o seguinte fenômeno: quando a agulha passa pelo disco de vinil, ela treme na forma como o som treme, ou seja, as imperceptíveis hachuras, a olho nu, presentes no disco de vinil fazem a agulha vibrar da forma como o som vibraria no ar se fosseo caso do disco estar localizado em um tocador normal. Isso faz com que o crânio do individuo que está executando o experimento vibre da forma como a agulha que estará conectada ao rachi preso na boca da pessoa.
 No segundo experimento, após conectar o microfone ao amplificador ligado à eletricidade e coloca-lo em contato ou próximo às caixas de alto falantes, as quais estarão reproduzindo algum som, será produzido um som desagradável provocado pela interferência sonora, a qual é causada pela superposição de duas ondas de diferentes frequências.
3 CONCLUSÃO
 Após englobar o assunto encontrado sobre os tópicos discutidos neste relatório, com a parte prática por meio de experimentos físicos, entramos em uma nova área das ondas sonoras que vai além do ensino abordado em sala de aula. A partir desse trabalho, pode-se passar a distinguir ondas sonoras e como se propagam, relatar o que é a intensidade sonora e até que ponto sonoro nosso tímpano pode ser submetido, além da interferência e os batimentos, fenômeno utilizado pelo pinguim imperador, que distinguem seus parceiros graças ao uso da frequência de batimentos. 
4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Batimento. Disponível em: http://www.ifba.edu.br/fisica/nfl/fge2/batimento/batimento.html
Ondas sonoras. Disponível em: https://pt.slideshare.net/walmorgodoi/fisica-02-ondas-sonoras-30540686
Interferência de Ondas Acústicas. Disponível em: http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem2_2002/981162_FernandoMattos_Interf_ondas.pdf
Batimentos e ressonância de diapasões analisados usando um osciloscópio. Disponível em: http://sbfisica.org.br/rbef/pdf/v27_219.pdf
Ondas II. Disponível em: file:///C:/Users/cliente%201/Downloads/17%20Ondas%20II.pdf
Ondas. Disponível em: https://docente.ifrn.edu.br/caiovasconcelos/downloads/ensino-medio/ondas-optica-e-acustica-ufsm
Produção do som. Disponível em: http://ww2.unime.it/weblab/awardarchivio/ondulatoria/acustica.htm#Produção do Som
Interferência de ondas. Disponível em: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/interferencia-ondas.htm