Acústica Flashcards
O que são ondas sonoras?
As ondas sonoras podem ser definidas como uma perturbação que se propaga em um meio (gasoso, líquido ou sólido) de forma longitudinal e tridimensional (onda esférica), constituída de sucessivas rarefações e compressões das moléculas presentes no meio.
Quais características de um meio material impactam na velocidade de propagação do som?
A velocidade do som em um meio material é dada por
v=√(B/ρ),
Onde B é o módulo de compressão do meio (“rigidez”), oriundo da relação entre variação de pressão local e a variação de volume causada por essa mudança de pressão, e ρ é a densidade do meio.
Não é necessário saber essa equação, mas sim a ideia por trás, de que a “rigidez” do meio e a sua densidade é que impactam na velocidade do som.
O que é o fenômeno ondulatório batimento?
O batimento é o fenômeno que acontece quando existe uma superposição entre duas fontes emissoras de ondas que produzam ondas que possuam a mesma direção, amplitude e frequências próximas f1 e f2 .
Pelo fato das frequências diferirem uma da outra, haverá momentos de interferência construtiva, onde a amplitude resultante será grande e momentos de interferência destrutiva, acarretando numa amplitude diminuta.
f<batimento> = |f1 - f2|</batimento>
http://www.ifba.edu.br/fisica/nfl/fge2/batimento/batimento.html
Nessa página, você consegue escutar a superposição de duas ondas com frequências próximas.
Nomeie as 3 qualidades fisiológicas das ondas sonoras.
Altura, intensidade e timbre.
A altura de um som está diretamente relacionada à qual grandeza das ondas sonoras?
Frequência. Um som é mais alto que outro se possuir uma frequência mais alta.
Qual das 3 ondas representadas na figura possui maior intensidade?
A intensidade do som é proporcional ao quadrado do produto da frequência e da amplitude
I ∝ f2 . A2
Nesse caso, como as 3 ondas possuem a mesma frequência, a 3, por possuir maior amplitude, é mais forte (mais intensa) que as demais.
Qual qualidade fisiológica difere cada som emitido na figura?
Timbre, que é uma característica da fonte emissora. Nota que, nessa imagem, todos os sons possuem a mesma frequência e amplitude, porém com “formatos” diferentes.
Qual a unidade utilizada para medir o nível sonoro em um local?
dB (decibel).
Na física, o plural de qualquer grandeza se faz acrescentando s ao final (lembrando que são unidades utilizadas no mundo todo e, portanto, não segue as regras ortográficas de um país, por exemplo). Ex.: 50 N = 50 newtons, 50 dB = 50 decibels, e não decibéis, como parece certo do ponto de vista da nossa língua.
Qual aparelho mede o nível sonoro em um local?
Decibelímetro.
Qual é o limiar mínimo de intensidade sonoro para a audição humana?
Imin = 10-12 W/m2.
Qual a unidade de intensidade sonora, no SI?
W/m2.
Qual a relação entre a potência P de um aparelho de som e a intensidade desse som percebida a uma distância d do aparelho?
A intensidade sonora é a razão entre a potência da fonte e a área varrida pelo som, da fonte até o observador. Podemos dizer que é o fluxo de energia do som por unidade de área percorrida por esse som.
I = P/A
Como o som é uma onda esférica, a área percorrida por essa onda é
A = 4πd2. Logo:
I = P/4πd2
Qual a equação que, a partir da intensidade sonora local, é possível calcular o nível sonoro?
João está a 10m de uma caixa de som, e Maria está a 5m da mesma caixa. Qual a razão entre a intensidade sonora de onde João está e de onde Maria está?
I = P/4πd2,
João: I = P/4π102
Maria: I = P/4π52.
Dividindo, 1/4.
Logo, o som que Maria escuta é 4x mais intenso que o de João, porque a distância é a metade (note, pela equação, que a intensidade sonoro é inversamente proporcional ao quadrado da distância).
João está em um local cuja intensidade sonora é de 10-4, enquanto a intensidade do som onde Maria está é 10x menor. Qual a razão entre o nível sonoro de onde João está e de onde Maria está?
Apesar de um som ser 10x mais forte que outro, o volume escutado por João é aprox 14% maior que o escutado por Maria.
A nossa audição funciona em escalar logarítmica e, por isso, um aumento considerável na intensidade não aplica em um aumento considerável no seu volume (nível sonoro).
A figura mostra uma corda esticada, presa nas duas extremidades. Uma pessoa pressiona o centro dessa corda para baixo e, assim, passa a vibrar no harmônico fundamental.
Desenhe essa situação de vibração da corda.
No harmônico fundamental, a corda forma um único ventre.
No caso de uma corda vibrando no harmônico fundamental, conforme mostra a figura, qual a relação matemática entre o comprimento L da corda e o comprimento de onda λ da onda formada na corda?
Nessa configuração a corda apresenta 1/2 λ. Logo:
λ = 2.L
Qual a relação matemática entre o número n do harmônico de vibração de uma corda, seu comprimento L e o comprimento de onda λ da onda formada na corda?
n.λ = 2.L
Represente uma onda sonora vibrando no interior de um tubo aberto, em seu harmônico fundamental.
Represente uma onda sonora vibrando no interior de um tubo fechado, em seu harmônico fundamental.
Desenhe o comportamento das moléculas de ar no interior de um tubo sonoro quando há som vibrando em seu interior.
Note que no centro do ventre é onde as moléculas estão mais espaçadas (mais energia de vibração). Já nos nós (ou nodos), não há deslocamento.
A partir do número n do harmônico de vibração de uma onda sonora se propagando em um tubo sonoro aberto e do comprimento L deste tubo, como obter a frequência da onda sonora?
Como v = λ.f (eq. fundamental da onda) e n.λ = 2.L, temos que:
f = nv/2L.
No 3° harmônico, por exemplo,
f = 3.v/2L
Qual a relação matemática entre o número n do harmônico de vibração do som em um tubo sonoro fechado, seu comprimento L e o comprimento de onda λ da onda sonora?
n.λ = 4.L,
sendo n ímpar (1, 3, 5, …). Não existe harmônicos pares nos tubos fechados.
Na situação da figura, por exemplo, temos que a metade do ventre, ou seja, 1/4 do comprimento de onda corresponde ao comprimento L do tubo (λ = 4.L). Essa é a configuração do harmônico fundamental.
A partir do número n do harmônico de vibração de uma onda sonora se propagando em um tubo sonoro fechado e do comprimento L deste tubo, como obter a frequência da onda sonora?
Como v = λ.f (eq. fundamental da onda) e n.λ = 4.L, temos que:
f = nv/4L, sendo n ímpar.
No 3° harmônico, por exemplo,
f = 3.v/4L
Qual a distância mínima de um obstáculo no ar que devemos estar para escutarmos o nosso eco?
Como o som tem que levar, no mínimo, 0,1s para chegar ao ouvido (ida e volta -> 2.d), temos:
2.d = vsom . 0,1;
considerando vsom = 340 m/s,
2.d = 340 . 0,1
Logo, d = 17 m.
Um músico, ao dedilhar as cordas de um violão, as fazem vibrar em determinadas frequências. Em um violão, 3 cordas são de nylon e 3 de aço.
Qual a relação entre a frequência dos sons produzidos nesses dois tipos de cordas?
Uma mesma força aplicada em cordas diferentes podem produzir sons com alturas diferentes. Nas cordas menos densas, o som é mais agudo (frequências maiores), se comparado ao som das cordas mais densas, que produzem sons mais graves (frequências menores).
