ONDAS SONORAS Conceito: Ondas sonoras são ondas mecânicas longitudinais que podem se propagar em sólidos, líquidos e gases. A velocidade v de uma onda sonora em um meio é dada por: v B Onde: B: módulo de elasticidade volumétrico. ρ: massa específica do ar Ondas Sonoras • Equação do movimento ondulatório das ondas sonoras compressão sx, t sm coskx t expansão elemento de fluido a oscilar posição de equilíbrio px, t pm sin kx t pm v sm Ondas sonoras progressivas Interferência • A interferência de duas ondas sonoras de mesmo comprimento de onda que passam pelo mesmo ponto depende da diferença de fase entre as duas nesse ponto. • Se as ondas sonoras emitidas em fase e se propagam aproximadamente na mesma direção então: Ondas Sonoras • Interferência L2 L1 2 – Construtiva L 0, 1, 2, ... – Destrutiva L 0.5, 1.5, 2.5, ... 2 L Intensidade e Nível Sonoro A intensidade I de uma onda sonora em uma superfície é a taxa média por unidade de área com a qual a energia contida na onda atravessa a superfície ou é absorvida pela superfície. Nível sonoro em Decibéis Io : limiar de audição Ondas Sonoras • Interferência – Batimentos ocorre quando duas ondas de frequencias ligeramente diferentes são detectadas simultaneamente. s1 t sm cos 1t s2 t sm cos 2t Tempo f bat f1 f 2 st 2sm cos t cos t Ondas estacionárias em tubos • Podem ser produzidas em tubos com as duas extremidades abertas. • E também com apenas uma extremidade aberta. Ondas Sonoras • Ondas sonoras estacionárias (ressonância) • Tubo aberto dos dois lados v fn n nf1 2L com n = 1, 2, 3, … • Tubo aberto num dos lados v fn n nf1 4L com n = 1, 3, 5, … O Efeito Doppler É a mudança da frequência observada de uma onda quando a fonte ou o detector está se movendo em relação ao meio onde a onda está se propagando. No caso do som, a frequência observada f’ está relacionada à frequência f da fonte através da equação: v vD f f v vS Onde: • VD : é a velocidade do detector em relação ao meio. • VS : é a velocidade da fonte. • V : é a velocidade do som no meio. Os sinais são escolhidos para que f’ tenda a ser maior para os movimentos de aproximação e menor para os movimentos de afastamento. vS vD vS vD vS vS vD vD f f v vD v vS f f f f v vD v vS f f f f f f v vD v vS v vD v vS Ondas Sonoras • Efeito Doppler v vD f f v vF Regra: quando o movimento do detector e da fonte são de aproximação o sinal nas suas velocidades deve resultar num aumento da frequência. Caso se afastem, o sinal das suas velocidades deverá dar uma diminuição da frequência LEMBRAR • O som é uma onda mecânica • A luz é uma onda eletromagnética • O som não se propaga no vácuo • A luz pode se propagar no vácuo • Todas as ondas eletromagnéticas são transversais • As ondas mecânicas podem ser longitudinais, transversais ou mistas • A luz é uma onda transversal • O som nos fluidos é uma onda longitudinal • A velocidade do som no ar é de 343 m/s quando t = 20º C. • A velocidade da luz no vácuo é de 3. 105 km/s ou 3. 108 m/s Exercícios • Numa experiência para determinar a velocidade do som, dois observadores colocaram-se a uma distância de 5,0 km um do outro, munidos de um revólver e um cronômetro. O observador em A acionou seu cronômetro no instante em que viu o clarão do disparo do revólver de B, tendo registrado que o som levou 15,5 s para chegar ao seu ouvido. Em seguida , A atirou e B registrou o tempo de 14,5s até ouvir o estampido. Calcule a velocidade do som e a componente da velocidade do vento ao longo da linha AB.
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