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F 105 - Física da Fala e da Audição
Prof. Marcelo Knobel
Guia de Estudos
1) Uma onda sonora de 1,5 kHz possui uma amplitude de pressão igual a 20 N/m2, quando ela se propaga no ar. Considere que a velocidade de propagação seja igual a 343 m/s e que a densidade do ar a 20ºC é 1,20 kg/m3. Calcule: 
a) o comprimento de onda (R: 0,229 m)
b) a amplitude do deslocamento de uma partícula (R: 5,15 μm)
c) a velocidade máxima da partícula (R: 0,049 m/s)
2) Em 1976 a banda de rock britânica “The Who” bateu o recorde de sempre do concerto mais barulhento da história. O nível de ruído a 46 m do palco era da ordem de β2=120 dB. Qual é a razão entre a intensidade sonora dessa banda (I2) e a de um martelo pneumático utilizado para partir pedra que tem um nível de ruído de β1=92 dB? (R: 631)
3) Um alto-falante emite ondas sonoras com uma potência de 8W. Admita que o alto-falante emite igualmente em todas as direções. Determine:
a) a intensidade a 3 m da fonte sonora. (R: 0,071 W/m2)
b) a distância à qual o nível de ruído é de 40 dB. (R: 7,98x103 m)
Tenha em conta que o limiar de audição humana é de I0=1x10-12 W/m2.
4) Duas ondas propagam-se em cordas idênticas com a mesma frequência e velocidade. A potência transmitida ao longo da primeira corda é de 0,3 mW. Caso a amplitude das ondas na segunda corda seja A2=1,6xA1, qual a potência transmitida nesta corda? (R: 0,77 mW) 
5) Um alto-falante produz um som com uma frequência de 2 kHz e uma intensidade de 9,6 x10-4W/m2 a uma distância de 6,1m. Admita que não haja reflexões e que o alto-falante emite igualmente em todas as direções. Considere que a velocidade de propagação seja igual a 343 m/s e que a densidade do ar a 20ºC é 1,20 kg/m3.
a) Qual a intensidade a 30 m? (R: I=4,0x10-5 W/m2)
b) Qual a amplitude de pressão a 6,1 m? (R: p=0,89 Pa)
c) Qual a amplitude de deslocamento a 6,1 m? (R: A=1,7x10-7 m)
6) Um determinado alto-falante (suponha como sendo uma fonte puntual) emite uma potência sonora de 30W. Um pequeno microfone, cuja área da seção transversal efetiva é igual a 0,75 cm2, está localizado a 100 m do alto-falante. 
a) Calcule a intensidade do som no microfone e a potência incidente no microfone. (2,38x10-4W/m2 1,79W)
b)Calcule o nível de intensidade sonora (NIS) em decibels. (83,76dB)
c) Imagine agora que o microfone é mudado para uma distância de 200m do alto-falante. Qual será o NIS nessa nova posição? (77,76dB)
7) Por exemplo, numa conversa em tom baixinho, 40 dB, é necessário haver uma variação de 1 dB para que haja percepção de variação de intensidade. Mas numa avenida central com tráfego intenso, como no horário de pico, o nível de intensidade do ruído é de 90 dB e a diferença mínima de intensidade detectável (DMID) é da ordem de 0,4 dB. Calcule a variação da intensidade correspondente a 1dB e a 0,4dB? O que você pode concluir a respeito da DMID? (R: 1,25 e 1,1)
8) Considere a Figura ao lado, que representa as curvas de igual audibilidade ou isofônicas. 
a) Um tom puro de 1 kHz deve ter aproximadamente que nível de pressão para parecer com o mesmo loudness de um tom puro de 90 Hz que tem um nível de pressão de 60 dB?
Quantos fons isso representa? E quantos sons?
(30dB; 30fons; 0,5sons)
b) Ao ouvir um tom puro de 80 dB, qual é a sensação de intensidade (loudness) que uma pessoa tem caso esse tom tenha freqüências de 40Hz, 60 Hz e 7000 Hz, respectivamente?
(60dB; 70dB; 80dB)
9) A figura ao lado mostra uma onda complexa, formada pela soma de três senóides. Desenhe o espectro de amplitudes (resposta em freqüências) sabendo que a velocidade dessa onda é de 12m/s. (1,5cm, 240Hz; 0,5cm, 720Hz e 0,5, 1200Hz)
10) Desenhe o espectro de amplitudes relativas correspondente aos 5 primeiros harmônicos de uma onda complexa "dente de serra" acom período de 4ms. Calcule as correspondentes amplitudes em dB?
11) Sabe-se pela análise de Fourier que uma onda complexa triangular tem amplitude relativa que varia com 1/n2 e que somente os hârmonicos ímpares estão presentes. Desenhe o espectro de amplitudes dessa onda complexa para as 3 primeiras componentes, sabendo que a amplitude da onda na freqüência fundamental vale 2V. Calcule as correspondentes amplitudes em dB? (1x2; 0,111x2; 0,04x2; 0; -19,1; -28dB) 
12) Uma onda periódica complexa se compõe de três ondas senoidais de freqüências 36, 60, 84Hz. Se a velocidade da onda for de 180m/s, qual será a menor distância em que a onda se repete? (15m)