Conceitos Fundamentais - Física acústica

Prévia do material em texto

1 
UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL 
FÍSICA ACÚSTICA PARA FONOAUDIOLOGIA 
 Prof.: Moacyr Marranghello 
 
Grandezas Físicas Importantes 
 
Grandezas Física 
 
� Fundamentais: 
a) Comprimento; 
b) Massa; 
c) Tempo; 
 
� Derivadas: 
a) Velocidade; 
b) Aceleração; 
c) Força; 
d) Trabalho; 
e) Energia; 
f) Quantidade de movimento; 
g) Potência; 
h) Pressão; ... 
 
Ondas 
1. Ondas mecânicas 
“É uma perturbação de um meio material 
elástico, a qual se propaga, através desse 
meio, transportando energia e quantidade 
de movimento.” 
Quando uma onda se propaga ao longo de 
um meio material, cada ponto desse meio exe-
cuta um movimento vibratório em torno de sua 
posição de equilíbrio, mas não sofre transla-
ção, de uma posição para outra do meio, junto 
com a corda. Em outras palavras, em uma 
onda há transporte de energia de um ponto 
para outro do meio sem que haja transporte de 
matéria entre esses pontos. 
 
2. Pulso e trem de ondas 
Quando as perturbações são produzidas 
periodicamente, temos um trem de ondas 
periódicas, ou uma, onda periódica. 
 
 
 
“Todas as partículas do meio vibram com o 
mesmo período e a mesma freqüência da 
fonte de perturbação.” 
3. Classificação das ondas 
a) Quanto a direção de propagação: 
- Unidimensional 
- Bidimensional 
- Tridimensional 
 
b) quanto à direção de perturbação 
- Transversal 
- Longitudinal 
 
c) quanto à natureza 
- Mecânica 
- Eletromagnética 
 
4. Representação gráfica de uma onda 
Para facilitar o entendimento utilizaremos 
uma corda presa em uma extremidade e sendo 
movimentada a partir da outra ponta. 
 
 
 
 
 
5. Amplitude, Freqüência e Período 
Amplitude (A) é o afastamento máximo do 
ponto de repouso da corda até seu maior afas-
tamento. 
Freqüência (f) é o número de pulsos, ci-
clos, vibrações ou oscilações que ocorrem em 
um intervalo de tempo de 1 segundo. Podemos 
definir freqüência como sendo a freqüência 
com que oscilam todos os pontos do meio no 
qual ela se propaga, ao serem atingidos pela 
crista amplitude (A) 
nó vale ou depressão 
 2 
onda. O valor dessa freqüência é sempre igual 
à freqüência da fonte que deu origem à onda, 
isto é, é uma característica da fonte emissora 
da onda. 
tempo
oscilaçãof = 
A unidade de medida de freqüência é o 
hertz (Hz) que corresponde à 
s
1
 ou s-1. 
Período (T) é o tempo que demora para 
que ocorra uma oscilação, ciclo, pulso ou vi-
bração. 
oscilação
tempoT = 
Como podemos observar, freqüência e pe-
ríodo são grandezas inversamente proporcio-
nais, isto é, quando uma cresce a outra de-
cresce. Assim podemos escrever: 
T
1f = ou 
f
1T = 
6. Velocidade de propagação: 
A definição de velocidade é válida para 
qualquer parte do estudo da Física, isto é, a 
distância percorrida (∆S) em função do tempo 
(∆t). Supondo a corda um meio uniforme a 
velocidade de uma onda em uma corda é 
constante. Assim podemos escrever: 
t
S
v
∆
∆
= 
7. Velocidade de propagação de uma onda 
em uma corda 
A velocidade das ondas mecânicas depen-
de principalmente do tipo de onda, da densi-
dade e das propriedades elásticas do meio. 
Em alguns casos em particular, porém, pode 
depender da freqüência e da amplitude. 
A amplitude influencia na velocidade ape-
nas nos casos em que é muito grande, por 
exemplo, ondas geradas por explosões. De 
forma genérica podemos dizer que a amplitude 
não influencia na velocidade da onda no meio. 
A freqüência pode influenciar a velocidade 
da onda em dois casos: ondas na superfície de 
um líquido e ondas ultra-sônicas. Em outros 
casos a freqüência não influencia na velocida-
de da onda. 
Já a temperatura do meio provoca variação 
na densidade do meio e nas propriedades e-
lásticas do mesmo, acarretando, portanto, alte-
rações na velocidade. Estas alterações são 
mais significativas em líquidos e gases. 
 
8. Velocidade de uma onda transversal em 
uma corda 
Em uma corda a velocidade da onda modi-
fica segundo a expressão: 
µ
=
F
v 
onde: 
F = força aplicada à corda (tensão) 
µ = densidade linear da corda, 
l
m
=µ 
m = massa da corda 
l = comprimento da corda 
 
9. Comprimento de onda 
Quando uma onda está se propagando, 
enquanto uma partícula do meio efetua uma 
vibração completa, isto é, durante o período 
(T), essa onda avança uma certa distância, 
denominada comprimento de onda (λ). Não é 
difícil concluir que o comprimento de onda (λ) 
é a distância que separa dois vales, duas cris-
tas ou, ainda, três nós consecutivas. 
 
 λ λ 
 
 λ 
Assim podemos escrever: 
T
v
λ
= ou fv ×λ= 
Esta última é conhecida como a equação 
fundamental da onda: 
fv ×λ=