ACUSTICA REFLEXÃO DO SOM 30

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ACÚSTICA
A área da Física que estuda o som é chamada de Acústica. Para entendê-la melhor precisamos relembrar alguns conceitos:
O Som é uma onda mecânica que possui a intensidade e frequência necessárias para ser percebida pelo ser humano.
 Entendemos como onda mecânica uma onda que precisa de meios materiais, como o ar, líquidos ou nos sólidos, para se propagar.
 As frequências audíveis pelo ouvido humano ficam entre 20 Hz e 20000 Hz (20 kHz). 
Dentro desta faixa a encontram-se a voz humana, instrumentos, musicais, alto-falantes, etc.
Abaixo de 20 Hz temos os infra-sons, produzidos por vibrações da água 
Acima de 20kHz estão os ultra-sons emitidos por alguns animais e insetos (morcegos, gafanhotos...), sonares, aparelhos médicos e industriais.
Os dispositivos que produzem ondas sonoras são chamados de fontes sonoras. Entre os que mais se destacam estão aqueles compostos por:
· Cordas vibrantes como violão o piano, as cordas vocais etc.
· Tubos sonoros como órgão, flauta, clarineta.
· Membranas e placas vibrantes tal como o tambor
· Hastes vibrantes como o diapasão, triângulo, etc.
Diapasão
Caracterização do som
O som é caracterizado através da intensidade, altura ou timbre.
A intensidade do som é a qualidade que nos permite caracterizar se um som é forte ou fraco e depende da energia que a onda sonora transfere.
A intensidade do som está relacionada à quantidade de energia da fonte emissora de ondas. Ela é causada pela pressão exercida pela onda sobre o ouvido ou o medidor da intensidade sonora, como um decibelímetro, por exemplo. 
A altura é uma característica associada à frequência do som que permite classificá-lo e grave ou agudo. Os sons de alta frequência são aqueles mais altos e os de baixa frequência são os sons mais baixos. Os sons de baixa frequência são considerados grave, já os sons de alta frequência são os considerados agudos.
 Timbre a característica sonora que nos permite distinguir sons da mesma frequência que foram produzidos por fontes sonoras diferentes, que também nos permite diferenciá-las. Quando ouvimos uma nota tocada por um piano e a mesma nota (uma nota com a mesma altura) produzida por um violino, podemos imediatamente identificar os dois sons como tendo a mesma frequência, mas com características sonoras muito distintas. O que nos permite diferenciar os dois sons é o timbre instrumental.
Meios de propagação do som 
Para que haja a propagação do som é necessário que um meio material propague as vibrações causadas pela fonte sonora. Ou seja, o som precisa de um meio material para se propagar. Sem um meio material que propague as vibrações não há propagação de som.
Os meios de propagação do som possuem propriedades físicas que podem ser mensuradas. O som pode se propagar tanto em meios gasosos quanto em meios sólidos e líquidos.
Cabe ressaltar que a propagação do som varia de acordo com o estado físico da matéria. Ele se propaga com mais facilidade quando em proximidade com algum átomo ou molécula. Essa característica faz com que a velocidade de propagação do som seja maior nos meios sólidos.
Em meios líquidos e em meios gasosos, a velocidade da propagação do som depende da temperatura. Na água, a velocidade do som é de aproximadamente 1450m/s, já no ar, com uma temperatura de 20°C, a velocidade é 343m/s. 
A velocidade de propagação do som é determinada pela distância percorrida, sobre o tempo gasto e pode ser calculada pela seguinte fórmula:
  v = velocidade 
  T = período
 = comprimento da onda
  f = frequência
Vejamos uma tabela, que nos mostra alguns valores da velocidade de propagação do som em vários meios materiais: 
EXERCÍCIOS: 
1- Marque a alternativa correta a respeito das ondas sonoras.
a) O som é um tipo de onda mecânica, bidimensional e longitudinal. As ondas sonoras propagam-se mais rápido em meios gasosos do que em meios sólidos. Falsa
b) O som é um tipo de onda mecânica, tridimensional e longitudinal. As ondas sonoras propagam-se mais rápido em meios gasosos do que em meios sólidos. Falsa
c) O som é um tipo de onda mecânica, tridimensional e longitudinal. As ondas sonoras propagam-se mais rápido em meios sólidos do que em meios líquidos. Verdadeira.
d) O som é um tipo de onda mecânica, tridimensional e transversal. As ondas sonoras propagam-se mais rápido em meios sólidos do que em meios gasosos. Falsa
e) O som é um tipo de onda mecânica, unidimensional e longitudinal. As ondas sonoras propagam-se mais rápido em meios gasosos do que em meios sólidos. Falsa
2-A seguir, são feitas algumas afirmações sobre as ondas sonoras. Marque V para as informações verdadeiras e F para as falsas.
( V) A velocidade do som nos sólidos é maior que a velocidade do som nos líquidos.
(F ) A velocidade máxima possível para o som no ar é de 340 m/s. 
( V) Quanto maior a temperatura de um gás, maior será a velocidade de propagação das ondas sonoras nele
a) V F V 
b) V F F 
c) V V F 
d) F V V
e) F V F 
3-Uma fonte de ondas sonoras está imersa em água, emitindo ondas a uma frequência de 740 Hz. Sabendo que o comprimento de onda das ondas produzidas pela fonte é de 2,00 m, determine a velocidade de propagação das ondas sonoras na água.
4- Em um período de festa junina, uma jovem observou de longe o lançamento de um foguete. Ao ver a luz, ela marcou um tempo de 3 s até que ouviu o estrondo do foguete. Sabendo que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, determine a que distância a jovem e o local da festa junina.
5-Um navio possui uma sonda que funciona por meio da produção de ondas sonoras. Ao identificar um obstáculo submerso, o som gerado pela sonda gasta 8 s para ir e retornar até o objeto. Determine a distância entre o navio e o objeto no fundo do mar. DADO: Velocidade do som na água = 1430 m/s.
6-Ao ver um raio cortar e iluminar o céu, um garoto marcou o tempo entre o raio e o trovão. Sabendo que o tempo marcado pelo menino foi de 2 s e que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, determine a distância entre o garoto e o ponto de queda do raio.
a) 680 m
b) 580 m
c) 1000 m
d) 1500 m
e) 650 m
7-Qual a velocidade do som no ar quando se encontra a uma temperatura de 35 °C.
Fórmula para calcular a velocidade som em gás em função da temperatura é dado por:
8- Qual temperatura do gás quando a velocidade de propagação do som for 340 m/s?
Fenômenos acústicos (sonoros).
Os fenômenos que são:
a) Reflexão, 
b) Refração, 
c) Difração,
d) Interferência 
e) Efeito Doppler.
A reflexão do som
Ocorre da mesma forma que a reflexão da luz. Quando uma onda sonora propaga-se e encontra um obstáculo, como uma parede, incide sobre a barreira e retorna para o meio no qual estava propagando-se. Desse acontecimento, originam-se dois outros, os quais são chamados de eco e reverberação.
Qualquer som pode sofrer o fenômeno da reflexão, mas os seres humanos só conseguem distinguir o som emitido do que é refletido quando este último retorna ao ouvido humano em um intervalo de tempo igual ou superior a 0,1 segundo (eco).
 Além disso, se a velocidade do som no ar for igual a 343 m/s, o obstáculo no qual ocorre a reflexão deve estar a uma distância igual ou maior que 17,15 m. 
Se o som refletido retornar à fonte em um intervalo menor que 0,1 segundos, acontece o fenômeno da reverberação. Podemos distinguir eco de reverberação da seguinte forma:
· O eco ocorre quando o som refletido retorna à fonte depois da extinção total do som original.
· A reverberação acontece quando o som refletido retorna à fonte antes que o som original tenha se extinguido, ou seja, ocorre o reforço do som emitido.
Exercícios
1- O tempo da persistência auditiva humana é de aproximadamente 0,1 segundo. Nesse intervalo de tempo, quando dois sons incidem sobre o ouvido humano, atrasados em tempos menores que 0,1 segundo, é impossível distingui-los. Considere que uma fonte de ondas sonoras emita um som e que um observador posicionado junto a essa fonte ouça o eco 2,0 s após a sua emissão. Admitindo que a velocidade do som nesselocal seja constante e igual a 340 m/s, qual é a distância do obstáculo responsável pela reflexão do som?
 obstáculo
 A => observador 
 A Som
 Som 
2- O som é capaz de propagar-se no ar a uma velocidade média de 340 m/s. Considerando o tempo de persistência acústica igual a 0,1 s, calcule a menor distância entre uma fonte de ondas sonoras e um obstáculo, a fim de ouvirmos o eco sonoro.
3- Assinale a afirmação verdadeira em relação ao eco:
a) A velocidade do som no meio não afeta a distância mínima necessária entre uma fonte sonora e um obstáculo para a formação do eco.
b) No eco, os comprimentos de onda das ondas incidentes e refletidas são diferentes.
c) O eco surge em decorrência da absorção das ondas sonoras por algum obstáculo.
d) Toda onda sonora pode sofrer reflexão, no entanto, só ouviremos o seu eco caso o tempo decorrido entre sua emissão e reflexão seja maior que 0,1 s.
e) Se uma onda sonora for produzida e retornar ao nosso ouvido com um tempo menor que 0,1 s, é possível escutar o seu eco.
4- Um observador está diante de um muro situado 680 m de distância contra o qual dá um tiro, sabendo que a velocidade do som e de 340 m/s, após quantos segundos o observador perceberá o eco do tiro?
5-O sonar de um submarino recebe ondas sonoras refletidas pelo casco de um navio 4 s após a emissão das ondas. Desprezando as velocidades relativas entre o submarino e o navio e admitindo que a velocidade de propagação do som na água do mar é 1400 m/s, calcule a distância aproximada entre o navio e o submarino.