ACÚSTICA

Ondas Sonoras

O som é uma onda mecânica longitudinal.

Propaga-se somente em meios materiais (elásticos) e necessita vibrar os pontos desse meio, portanto não se propaga no vácuo.

Vibra os pontos do meio na mesma direção em que se propaga.

ONDAS SONORAS

A velocidade de propagação de uma onda sonora é definida matematicamente pela relação de Taylor: 𝒗=√𝑬𝝁

Onde:“E“ é a compressibilidade (em

fluidos) ou elasticidade (em sólidos).“µ” é a densidade absoluta do

meio.

ONDAS SONORAS

Qualidades Fisiológicas

1- ALTURA:

Qualidade fisiológica que diferencia sons altos de sons baixos.

Som alto

Alta frequência

Agudo

Som Baixo

Baixa frequência Grave

QUALIDADES FISIOLÓGICAS

Qualidade fisiológica que diferencia sons fortes de sons fracos.

Som forte

Alto VOLUME

Som fraco

baixo VOLUME

Muito intenso

Pouco intenso

QUALIDADES FISIOLÓGICAS

2 - INTENSIDADE:

QUALIDADES FISIOLÓGICAS

A intensidade sonora está relacionada à AMPLITUDE da onda e é definida matematicamente pela relação entre a potência por unidade de área que atinge um determinado observador.

2 - INTENSIDADE:

𝑰=𝑷𝑨

A unidade de medida, no SI, é W/m2.

QUALIDADES FISIOLÓGICAS

2 - INTENSIDADE:

𝑰=𝑷𝑨

𝑰=𝑷

𝟒𝝅 𝒓𝟐

QUALIDADES FISIOLÓGICAS

2 - INTENSIDADE:

IA = 4.IB

d2.d

𝑰=𝑷

𝟒𝝅 𝒓𝟐

NÍVEL SONORO:Mede a relação entre a intensidade

de um determinado som e o limiar auditivo.

O limiar auditivo é I0 = 10-12 W/m2A unidade de medida é dB (decibéis)

QUALIDADES FISIOLÓGICASQUALIDADES FISIOLÓGICAS

2 - INTENSIDADE:

𝜷=𝟏𝟎 . 𝒍𝒐𝒈 ( 𝑰𝑰𝟎 )

Exemplo:Qual o nível sonoro de um som de intensidade 10-8 w/m2?

β = 10. log ( )I__I0

β = 10. log ( )10-8____10-12

β = 10. log104

β = 40 dB

QUALIDADES FISIOLÓGICAS

Qualidades fisiológicas

É a qualidade que permite distinguir dois sons de mesma altura e mesma intensidade porém de origens de fontes distintas.

QUALIDADES FISIOLÓGICAS

3 - TIMBRE:

QUALIDADES FISIOLÓGICAS

3 - TIMBRE:

Reflexão do Som

D

Vsom = 340 m/sPersistência acústica –

Δt = 0,1 sV = 2D/Δt340 =

2D/0,1D = 17 m

REFLEXÃO DO SOM

Se d ≥ 17 m, Δt ≥ 0,1s.ECO

Se 0 < d < 17 m, 0 < Δt < 0,1s.

REVERBERAÇÃO

Se d ≈ 0 m, Δt ≈ 0 s.

REFORÇO

REFLEXÃO DO SOM

ULTRASSOM

EFEITO DOPPLER

EFEITO DOPPLER

É a alteração da frequência percebida pelo observador em virtude do movimento relativo de APROXIMAÇÃO ou AFASTAMENTO entre a fonte e o observador.Esse efeito é passível de ocorrer com qualquer tipo de onda mas é mais comumente percebido em ondas sonoras.

EFEITO DOPPLER

Fonte Sonora

λλ

EFEITO DOPPLER

Considere agora dois observadores em repouso e uma fonte movendo-se em direção a um deles.

EFEITO DOPPLER

EFEITO DOPPLER

EFEITO DOPPLER

EFEITO DOPPLER

EFEITO DOPPLER

EFEITO DOPPLER

EFEITO DOPPLER

EFEITO DOPPLER

EFEITO DOPPLER

λ1λ2

EFEITO DOPPLER

A frequência percebida pelo ouvinte (f) pode ser calculada pela seguinte expressão

f = f0 .Vonda + Vobservador_____________ Vonda + Vfonte

-

-((

Para essa equação convém-se usar o sentido positivo como sendo o do observador em relação à fonte.

EFEITO DOPPLER

É o fenômeno no qual um corpo tem sua amplitude de oscilação ampliada ao receber energia em uma frequência igual ou múltipla da sua frequência natural de vibração. Exemplos:

• Moedas sobre o painel de um carro.• O balançar de uma rede.• Taça de cristal.

RESSONÂNCIA

Ressonância

Ondas estacionárias em cordasSacudindo-se uma das extremidades de

uma corda, mantendo a outra presa, pode-se atingir a frequência natural de oscilação da corda fazendo-a atingir o modo natural de vibração. A corda entra em ressonância com o agente que a sacode.Os modos de vibração são tratados como uma configuração de onda estacionária apresentando ventres e nós.

No primeiro harmônico temos que:L = λ/2 λ =2.L

Como:v = λ . ff = v/λf = v/2.L

Cálculo da frequência dos harmônicos

No segundo harmônico temos que:L = 2.λ/2 λ =2.L/2

Como:v = λ . ff = v/λf = 2.v/2.L

Cálculo da frequência dos harmônicos

No terceiro harmônico temos que:L = 3.λ/2 λ =2.L/3

Como:v = λ . ff = v/λf = 3.v/2.L

Comparando...

Assim:

fn = n . v/2.L

fo = v/2.LComo:

Temos:f = n . fo

Onde n = 1, 2, 3, 4, …)

No primeiro harmônico temos que:L = λ/2 λ =2.L

Como:v = λ . ff = v/λf = v/2.LNo segundo harmônico temos

que:L = 2.λ/2 λ =2.L/2

Como:v = λ . ff = v/λf = 2.v/2.L

No terceiro harmônico temos que:L = 3.λ/2 λ =2.L/3

Como:v = λ . ff = v/λf = 3.v/2.L

Tubos SonorosUma coluna gasosa também possui suas

frequências naturais de vibração.

Quando uma dessas colunas é excitada, em uma ou mais de suas frequências naturais, ocorre ressonância e o som amplifica-se.

Os tubos sonoros são classificados como tubos abertos ou fechados.

Tubos Sonoros Abertos

L = λ/2 λ =2.L

Como:v = λ . f

f = v/λ

f = v/2.L

L = 2 . λ/2

λ =2.L/2

Como:v = λ . ff = v/λ

f = 2 v/2.L

L = 3 . λ/2 λ =2.L/3

Como:v = λ . ff = v/λ

f = 3 v/2.L

Assim:

fn = n . v/2.L

fo = v/2.LComo:

Temos:f = n . fo

Onde n = 1, 2, 3, 4, …

Tubos Sonoros Fechados

L = λ/4

λ = 4.L

Como:v = λ . ff = v/λ

f = v/4.L

L = 3.λ/4

λ = 4.L/3

Como:v = λ . ff = v/λ

f = 3.v/4.L

L = 5.λ/4

λ = 4.L/5

Como:v = λ . ff = v/λ

f = 5.v/4.L

Assim:

fn = n . v/4.L

fo = v/4.L

Como:

Temos:

f = n . fo

Onde n = 1, 3, 5, …)