Aula 43 - Ondas Sonoras

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Lição 43
Ondas Sonoras
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Onda
Onda é uma perturbação que se propaga através de um meio.
Ondas Sonoras
São ondas mecânicas capazes de impressionar os tímpanos humanos.
Não se propagam no vácuo, somente em meios materiais.
Propagação do Som
Velocidade do Som
𝑣𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 > 𝑣𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜𝑠 > 𝑣𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠
Atenção: a velocidade de propagação de uma onda depende exclusivamente das
características do meio, sendo independente da frequência.
Qualidades Fisiológicas do Som
Altura é qualidade fisiológica associado à frequência do som emitido.
Altura
Qualidades Fisiológicas do Som
Amplitude ou volume é qualidade fisiológica que nos permite diferenciar um som
forte de um som fraco.
Amplitude
Qualidades Fisiológicas do Som
Timbre
É a qualidade que permite distinguir os sons que possuem mesma amplitude e
mesma altura.
Eco
Qual a distância mínima para que ocorra o eco?
𝑣 =
∆𝑆
∆𝑡
340 =
2𝑥
0,1
34 = 2𝑥 𝑥 = 17𝑚
Persistência auditiva
Interferência de Ondas
A
B
F
D
Construtiva
Construtiva
Destrutiva
Destrutiva
Diferença de caminhos – Fontes em fase
Interferência Construtiva
Δ𝑥 = 𝑘 ∙
𝜆
2
Interferência Destrutiva K é inteiro e impar!
K é inteiro e par!
Diferença de caminhos – Fontes em oposição de fase
Interferência Construtiva
Δ𝑥 = 𝑘 ∙
𝜆
2
Interferência Destrutiva K é inteiro e par!
K é inteiro e impar!
Intensidade Sonora
A Intensidade Sonora é dada pela razão entre a potência de um som irradiado e a
área através do qual o som se propaga.
𝐼 =
𝑃
𝐴
𝐼: 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑆𝑜𝑛𝑜𝑟𝑎[
𝑊
𝑚2
]
𝑃: 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑆𝑜𝑛𝑜𝑟𝑎[𝑊]
𝐴: Á𝑟𝑒𝑎[𝑚2]
Intensidade Sonora
Som I (W/m2)
Limiar da audição 10-12
Conversa ao pé do ouvido 10-10
Bairro residência a noite 10-8
Conversa em voz normal 10-6
Trânsito numa avenida 10-4
Serra elétrica 10-2
Uma banda tocando ao vivo 10-1
Trovão 100
Decolagem de avião a jato 10+2
Nível Sonoro
O percepção da intensidade de um som pelo ouvido humano não ocorre de forma
linear e sim de forma logarítmica.
Para facilitar a medição da pressão sonora, de modo que a resposta seja obtida de
forma linear foi inventado a grandeza 𝛽, 𝑛í𝑣𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑛𝑜𝑟𝑜.
𝛽 = 10𝑙𝑜𝑔
𝐼
𝐼0
𝐼0 = 10
−12𝑊/𝑚2
𝛽: 𝑛í𝑣𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑛𝑜𝑟𝑜[𝑑𝐵]
(VUNESP) Uma das utilizações do sonar em embarcações é o mapeamento do fundo do mar. Para
isso, ondas sonoras são emitidas para o fundo do oceano e as ondas refletidas são captadas. A partir
do intervalo de tempo entre a emissão e a captação das ondas refletidas, a profundidade local é
determinada. Considere que em um mapeamento realizado por um sonar as ondas emitidas tenham
frequência igual a 3,0 × 105 Hz, que essas ondas se propaguem na água do mar com comprimento de
onda igual a 5,0 × 10–3 m e velocidade constante e que o tempo decorrido entre a emissão e a
recepção dessas ondas seja 8,0 s. A profundidade do mar na região em que esse sonar se encontra é
igual a
a) 3,7 × 103 m
b) 1,9 × 102 m
c) 1,0 × 104 m
d) 6,0 × 103 m
e) 4,5 × 103 m
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(IFSUL RS) Uma pessoa, inicialmente parada, dista 30 m de um muro, situado em um campo
“aberto”. Então ela parte em direção a este com uma velocidade de 2 m/s, sendo que, a cada
segundo, ela emite um assovio intenso e curto, sendo o primeiro no momento da partida.
Sabendo que a velocidade do som no ar para este local é de 340 m/s, quantos ecos poderão
ser percebidos pela pessoa até sua chegada ao muro?
a) 4
b) 7
c) 10
d) 13
(UVV ES) Exames auditivos devem ser feitos como qualquer exame de rotina, já que, por
meio deles, que é possível detectar e tratar problemas na audição. Um exame muito comum
para essa finalidade é a audiometria, que permite determinar os limiares auditivos dos
indivíduos. O valor mínimo para a intensidade de uma onda sonora para que ela seja audível
é de, aproximadamente, 1,0×10–12 W/m2, sendo chamado de limiar de audição. Já o valor
máximo para a intensidade de uma onda sonora é de, aproximadamente, 1,0 W/m2, sendo
chamado de limiar de dor. Considere que, durante um exame de audiometria, uma onda
sonora no limiar de audição transporta para o tímpano uma energia de 3,0×10–15 J durante
um intervalo de 1,0 min. Com esses dados, pode-se estimar que a área de um tímpano
normal como sendo de
a) 1,8×10–1 cm2
b) 3,0×10–3 cm2
c) 5,0×10–1 cm2
d) 3,0×104 cm2
e) 5,0×102 cm2
(UNESP) Define-se a intensidade de uma onda (I) como potência transmitida por unidade de
área disposta perpendicularmente à direção de propagação da onda. Porém, essa definição
não é adequada para medir nossa percepção de sons, pois nosso sistema auditivo não
responde de forma linear à intensidade das ondas incidentes, mas de forma logarítmica.
Define-se, então, nível sonoro (β) como 𝛽 = 10log
𝐼
𝐼0
, sendo β dado em decibels (dB) e I0 =
10–12 W/m2. Supondo que uma pessoa, posicionada de forma que a área de 6,0 × 10–5 m2 de um
de seus tímpanos esteja perpendicular à direção de propagação da onda, ouça um som
contínuo de nível sonoro igual a 60 dB durante 5,0 s, a quantidade de energia que atingiu seu
tímpano nesse intervalo de tempo foi
a) 1,8 × 10–8 J
b) 3,0 × 10–12 J
c) 3,0 × 10–10 J
d) 1,8 × 10–14 J
e) 6,0 × 10–9 J
(VUNESP) A figura representa um tanque cheio de água sobre cuja superfície se propaga
uma onda de amplitude A e comprimento de onda λ. Quando essa onda passa por um
obstáculo de duas fendas (1 e 2) ocorrem dois fenômenos (F1 e F2). A denominação dos
fenômenos F1 e F2, a grandeza indicada em X e o valor da amplitude da onda em P são,
respectivamente,
a) reflexão, interferência, comprimento de onda, A.
b) reflexão, refração, frequência, 0.
c) refração, interferência, comprimento de onda, 2A.
d) difração, interferência, comprimento de onda, 2A.
e) difração, interferência, frequência, A.
(IME RJ) Uma fonte sonora está situada no ponto de coordenadas x = 0 m e y = 0 m e outra no
ponto de coordenadas x = 0 m e y = 4 m. As ondas produzidas pelas duas fontes têm a mesma
frequência e estão em fase. Um observador situado no ponto de coordenadas x = 3 m e y = 0
m nota que a intensidade do som diminui quando ele se move paralelamente ao eixo y no
sentido positivo ou no sentido negativo. Se a velocidade do som no local é 340 m/s, a menor
frequência das fontes, em Hz, que pode explicar essa observação é
a) 85
b) 170
c) 340
d) 680
e) 1360