Ondas e Acústica

O que é uma onda?

Onda é uma perturbação que se propaga no espaço ou em qualquer outro meio, como, por exemplo, a água. Uma onda transfere energia de um ponto para outro, mas nunca transfere matéria entre dois pontos. As ondas podem se classificar de acordo com a direção de propagação de energia, quanto à natureza das ondas e quanto à direção de propagação.

Tipos de ondas
Existem dois tipos de ondas, mecanicas ou eletromagnéticas:
Ondas mecânicas: são aquelas que necessitam de um meio material para se propagar como, por exemplo,onda em uma corda ou mesmo as ondas sonoras;
Ondas eletromagnéticas: são aquelas que não necessitam de meio material para se propagar, elas podem se propagar tanto no vácuo (ausência de matéria) como também em certos tipos de materiais. São exemplos de ondas eletromagnéticas: a luz solar, as ondas de rádio, as micro-ondas, raios X, entre muitas outras.


Aplicação das ondas

·      aparelhos de som.

·      instrumentos musicais.

·      rádio.

Uso generalidade:

·      ecocardiografia com ultra-som (estudo do funcionamento do coração).

·      televisão.

Uso medicinal:.

·      notícia convencional.

·      exames de gravidez, também com ultra-som.

Classificação das ondas

Uma onda pode ser classificada quanto à forma em longitudinal e transversal:

·         Onda Longitudinal: é aquela que se propaga na mesma direção à do movimento. Exemplo: A vibração de uma mola, que ocorre na mesma direção do seu movimento;

·         Onda Transversal: é aquela que tem sua propagação perpendicular ao movimento. Exemplo: Ondas em lago causadas por uma pessoa, onde a perturbação é causada na vertical, porém o movimento da onda é na horizontal.

Uma onda também pode ser classificada quanto à direção da propagação que podem ser:

·         Unidimensional: é aquela que tem seu movimento numa única direção. Exemplo: Mola;

·         Bidimensional: é aquela que tem como rumo um único plano. Exemplo: Ondas em um lago;

·         Tridimensional: é aquela que se propaga em todas as direções espaciais. Exemplo: Ondas Sonoras.

O que é acústica

Acústica é o ramo da física que estuda o som. O som é um fenômeno ondulatório causado pelos mais diversos objetos e se propaga através dos diferentes estados físicos da matéria.

Em acústica geralmente podemos dividir entre geradores de som, meios de transmissão, propagação e receptores. A acústica mensura estes meios cria instrumentos, tabelas, etc, de forma a fornecer dados necessários aos mais diversos ramos da ciência para a utilização dos sons, de seus meios de propagação e efeitos.

Na cadeia geração e recepção acústica inclui-se o indivíduo que recebe o efeito sonoro e o evento que dá origem ao fenômeno. A acústica é considerada uma ciência que abrange diversas disciplinas e por elas é abrangida.

Ondas sonoras

Ondas sonoras são as que possuem frequência de vibração entre 20 e 20.000Hz, que naturalmente, são captadas e processadas por nosso sistema auditivo. Que se origina a partir de vibrações do ar que são captadas pelo tímpano com frequência e amplitudes pré-definidas.

Intensidade sonora

Se observarmos a propagação de uma onda do ponto de vista geométrico apenas teremos o meio em forma de onda, já ao observa-la do ponto de vista físico teremos que uma onda é basicamente a propagação de energia.

A intensidade I de uma onda é definida como a média no tempo da quantidade de energia que é transportada pela onda, por unidade de área ao logo do tempo.

Assim:,onde P é a amplitude de pressão, é a densidade média do ar e c a velocidade da onda sonora. Deve-se notar que a intensidade é proporcional ao quadrado da amplitude.

Nível de Intensidade e volume

Devido à grande gama de intensidades as quais o ouvido é sensível, torna-se mais conveniente utilizarmos a escala logarítmica para representar o nível de intensidade sonora ().

, onde I₀ é a intensidade sonora mínima que é audível sendo I₀ = 10^-12 W/ m²

A unidade de  é o decibel (db) que representa um décimo de bel, unidade adotada em homenagem a Alexander Graham Bell. 

Observe o gráfico abaixo com valores representativos de alguns produtores de ruídos.



Qualidade fisiológica do som

As qualidades fisiológicas são as três qualidades diversas que o ouvido humano normal é capaz de distinguir no som.

            Essas qualidades são:

·         Altura ou tom;

·         A intensidade auditiva ou a sonoridade;

·         Timbre.

Vejamos um ouvido humano:

Altura (ou tom)

A altura é considerada a qualidade que faz com que o ouvido possa distinguir um som baixo (grave) de um som alto (agudo).

·         Som baixo (grave) - baixa freqüência.

·         Som alto (agudo) - alta freqüência.

Comparando sons pelas suas alturas (freqüências médias)

Intervalo acústico entre dois sons

Este intervalo é considerado uma grandeza adimensional representada por i, que é dada pelo quociente existente entre as freqüências (f₂ e f₁) Dos seguintes sons:

Um exemplo de intervalo acústico é a escala musical natural, onde um de seus intervalos mais importante é a oitava, onde i = 2, ou seja, a freqüência de nota mais aguda é o dobro da freqüência da nota mais grave, um exemplo disso é que dois dós consecutivos no teclado estão no meio de uma oitava.

Intensidade auditiva (ou sonoridade)

Esta intensidade é considerada a qualidade que faz com que o ouvido possa distinguir um som forte de um som fraco.

·         Som fraco - baixa força.

·         Som forte - alta força.

Lei de Weber-Fechner – decibel

S₀ = sonoridade referência.

S = sonoridade do som considerado.

I₀ = intensidade de referência.

I = intensidade do som considerado.

“A magnitude da sensação auditiva, ou seja, o nível do som é função do 1º grau do logaritmo do agente excitador”. (Lei de Weber-Fechner)

O valor mais comum da constante K é 10. Portanto podemos perceber que neste caso a magnitude da sensação auditiva é dada em decibel (dB), vejamos:

Vejamos uma tabela a seguir onde está representada a magnitude da sensação auditiva para certos sons. Os valores pressupõe: S0 = 0 e I₀ = 10-¹⁶ W/cm²ï€‡.

Timbre

            O timbre é considerado a qualidade que faz com que o som seja distinguido na mesma intensidade e na mesma altura, mesmo sendo emitidos por fontes diferentes.

Os harmônicos, ou seja, as freqüências múltiplas são os responsáveis pelo timbre, pois eles acompanham cada som, por exemplo, se um violino ou um piano emitir a mesma nota musical com intensidades iguais poderá distinguir os dois sons, porém cada um apresentará o seu timbre.

Este fato ocorre pelo fato dos harmônicos acompanharem o som de cada instrumento variando assim em intensidade e quantidade.

Isso da para cada instrumento uma forma de onda diferente. Portanto podemos dizer que o timbre de um som está relacionado à respectiva forma de onda.

O que é decibel?

O decibel (dB) é uma medida da razão entre duas quantidades, sendo usado para uma grande variedade de medições em acústica, física e eletrônica. O decibel é muito usado na medida da intensidade de sons. É uma unidade de medida adimensional, semelhante à percentagem. A definição do dB é obtida com o uso do logaritmo.

Bibliografia:

http://www.brasilescola.com/fisica/ondas.htm

http://www.fórum.org/aplicacoes_das_ondas-t73227.0.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/Decibel
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ac%C3%BAstica
http://www.infoescola.com/fisica/tipos-de-ondas/
http://www.infoescola.com/fisica/ondas-sonoras/
http://www.colegioweb.com.br/fisica/qualidades-fisiologicas-do-som.html

Correção do Relatorio- 3>Descreva em 7 passos a construção do telefone.

1.     Separe todos os materiais descritos no item anterior.

2.     Utilizando o prego e o martelo perfure o centro de ambas as latinhas.

                   3.Utilizando a tesoura corte aproximadamente 11 metros de comprimento.

4.     Passe uma das pontas do barbante por dento do furo feito no fundo de uma das latinhas(faça o mesmo com a outra lata)

5.     De dois nós nas pontas dos barbantes para que fique mais firme e não solte.

6.     Repita o 4º passo, ou seja, pegue a outra ponta do barbante pelo furo feito na outra latinha e faça dois pequenos nós.

Ficando assim os passo 4, 5 e 6:

7.     Duas pessoas, cada uma pega uma latinha (andando em direções opostas) e estica o barbante. E o telefone esta pronto.