Cincias da Natureza e suas Tecnologias FSICA Ensino

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – FÍSICA Ensino Médio, 2ª Série ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER ACÚSTICA

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER O QUE É SOM? São ondas mecânicas que se propagam em meios materiais. Imagem: Wilfredor / GNU Free Documentation License.

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPLLER PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOM • Os principais efeitos com os quais os engenheiros de som e músicos têm que lidar são: • • • Difração Reflexão Interferência Refração Efeitos de transmissão, absorção e dispersão das ondas (1).

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Ondas podem ser longitudinais. Portanto, as ondas sonoras são longitudinais. Imagem: Popular Science Monthly Volume 13 / Public Domain

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER LONGITUDINAL: ONDA SE PROPAGA NA MESMA DIREÇÃO DO PULSO Imagem: August Adolf Eduard Eberhard Kundt / Public Domain

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER VELOCIDADE DO SOM Vsólido > Vlíquido > Vgasoso

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER FREQUÊNCIA AUDÍVEL Audível Infrassom 20 Hz Ultrassom 20. 000 Hz VELOCIDADE DO SOM NO AR 340 m/s a 20º 330 m/s a 0ºC

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER ALTURA: diferencia sons graves (baixo) de sons agudos (alto). Está relacionado à frequência da onda. frequência agudo A grave A Imagem: Pluke / Public Domain

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER INTENSIDADE (VOLUME): diferencia sons fortes de sons fracos. Está relacionado à amplitude da onda. mplitude A Fraco A Forte Imagens: Pluke / Public Domain

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER TIMBRE: diferencia sons de mesma altura, mesma intensidade tocados em instrumentos diferentes. Está relacionado à forma da onda. Som Musical Simples Ruido, rock n’ roll, etc Imagens: SEE-PE

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER RESSONADORES • • • Cada instrumento musical possui uma "assinatura“ - um conjunto de características sonoras a ele associado que permite uma descrição matematicamente precisa dos sons que produz. Vimos que o som pode ser representado pela soma de diversas ondas individuais, conhecidas como componentes de Fourier. O resultado acústico da combinação de amplitudes, tempo de duração de cada um dos harmônicos presentes no som resultante, tipo do material de que é feito o instrumento e a forma de excitação do ar produz a forma sonora peculiar de cada instrumento, conhecida como timbre (2). Texto extraído do site:

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER NÍVEL SONORO é a relação entre a intensidade do som ouvido e a intensidade mínima. LIMIAR DE AUDIÇÃO: I 0 = 10 -12 W/m 2

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Escritório com máquinas de escrever Conversas em Lar tranquilo Sussurose Riso suave Sons Intensidade Sonora (db) 0 Limiar de audição 10 20 30 40 50 60 Sirene de Barco e Oficina de calderaria Tráfego urbano 70 80 90 100 110 ECO é a reflexão do som. Imagem: Marek Mazurkiewicz / Creative Commons Attribution-Share Alike 3. 0 Unported. Sensação dolorosa 120 130 140

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER HARMÔNICOS A soma das diversas frequências individuais de uma onda sonora pode ser representada, genericamente, como (3): SOM = C 1 + C 2 + C 3 + C 4 + C 5 + C 6 +. . . • Cada termo Ci corresponde a uma determinada frequência, múltipla da frequência do termo C 1. Chamamos de "série harmônica”. • Decomposição harmônica do Lá fundamental (Lá 4), de 440 Hz: • Primeiro harmônico (fundamental): 440 Hz. • Segundo harmônico (primeiro sobretom): 880 Hz • Terceiro harmônico(segundo sobretom): 1760 Hz

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER TUBOS SONOROS Tubo Sonoro Aberto As duas extremidade são abertas Tubo Sonoro Aberto Uma extremidade é fechada e a outra aberta

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER PRIMEIRO HARMÔNICO SEGUNDO HARMÔNICO Imagens: SEE-PE TUBOS ABERTOS

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER TERCEIRO HARMÔNICO QUARTO HARMÔNICO Imagens: SEE-PE TUBOS ABERTOS

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Tubos abertos para harmônico n

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER PRIMEIRO HARMÔNICO TERCEIRO HARMÔNICO Imagens: SEE-PE TUBOS FECHADOS

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER QUINTO HARMÔNICO SÉTIMO HARMÔNICO Imagens: SEE-PE TUBOS FECHADOS

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Tubos fechados para harmônico n Sendo n um número ímpar

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER O EFEITO DOPPLER DO SOM necessário distinguir as situações em que ele é causado pelo movimento da fonte ou do observador. Isso porque o som propaga-se no ar e ambos podem ter velocidades relativas a este. Já para a luz, que se propaga no vácuo, importa apenas a velocidade relativa entre a fonte e o observador (4). λ v Fonte Detector • No efeito Doppler do som, é Imagens: SEE-PE

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Observador(V) - + - Fonte(VF) +

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER f’ frequência aparente (percebida pelo ouvinte) f frequência real da fonte

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER CONCLUSÃO • Essa assinatura mostra que a Física está direta e intimamente ligada aos detalhes da percepção musical. Física e Música. . . a Arte, de um modo geral, nunca serão objetivas e precisas a ponto de serem uma unanimidade, mas a simetria e a beleza observadas nas leis que governam a combinação das estruturas matemáticas, usadas na descrição dos sons, guardam estreita relação com a área da Música conhecida como Harmonia. Nossa proposta foi apresentar alguns dos princípios em que a Acústica se baseia, os mecanismos de produção de som, o conceito das séries e da análise de Fourier e algumas diferenças entre sons produzidos por diversos instrumentos e voz humana. Com isso, obtivemos os elementos necessários para distinguir sons gerados por diferentes instrumentos musicais mediante a análise da sua série harmônica ou “assinatura sonora”. • Assim, a Física e a Matemática permitem a descrição e a compreensão objetivas das infinitas possibilidades de combinação de sons criadas pelos grandes mestres da Música. Elas podem ser vistas em vez de ouvidas na análise dos sons de suas obras e no perfeito equilíbrio entre as formas de onda instintivamente combinadas para formá-las. Texto extraído do site: http: //www. cea. inpe. br/~alex/Fisicada. Musica/fisica_da_musica. pdf

FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER FIM DA AULA

Tabela de Imagens Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso 3 Wilfredor / GNU Free Documentation http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Marac 28/03/2012 License. a_tambor_y_furruco. svg 5 Popular Science Monthly Volume 13 / http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: PSM_V 28/03/2012 Public Domain 13_D 058_Sound_waves_2. jpg? uselang=pt-br 6 August Adolf Eduard Eberhard Kundt / http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Kundt 28/03/2012 Public Domain _tube. png 7 Zina Deretsky, National Science http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Hearin 28/03/2012 Foundation, USA/ Public Domain g_mechanics. jpg 9 e 10 Pluke / Public Domain http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: CPT- 28/03/2012 sound-pitchvolume. svg 11, 17, 18, 20, SEE-PE. 28/03/2012 21 e 23 14 Marek Mazurkiewicz / Creative 28/03/2012 Commons Attribution-Share Alike 3. 0 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Chirop Unported. tera_echolocation. svg