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Ciências da Natureza e
suas Tecnologias – FÍSICA
Ensino Médio, 2ª Série
ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER
ACÚSTICAACÚSTICA
FÍSICA, 2º ANO
Tópico – ONDAS SONORAS
E EFEITO DOPPLER
O QUE É SOM?O QUE É SOM?
São ondas mecânicas que se propagam em meios
materiais.
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Tópico – ONDAS SONORAS
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Ondas podem ser longitudinais.
Portanto, as ondas sonoras são
longitudinais.
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Infrassom Audível Ultrassom
20 Hz 20.000 Hz
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sons agudos (alto).
Está relacionado à frequênciafrequência da onda.
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fortes de sons fracos.
Está relacionado à amplitudeamplitude da onda.
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mesma intensidade tocados em instrumentos
diferentes.
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RESSONADORES
• Cada instrumento musical possui uma "assinatura“ - um
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intensidade do som ouvido e a intensidade
mínima.
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A soma das diversas frequências individuais de uma
onda sonora pode ser representada, genericamente,
como (3):
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CONCLUSÃO
•Essa assinatura mostra que a Física está direta e intimamente ligada aos
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FIM DA AULA
FÍSICA, 2º ANO
Tópico – ONDAS SONORAS
E EFEITO DOPPLER
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3 Wilfredor / GNU Free Documentation
License. 
http://commons...
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Física 2º ano ensino médio ondas sonoras e efeito doppler

Aula de Física 2º ano Ensino Médio

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Física 2º ano ensino médio ondas sonoras e efeito doppler

  1. 1. Ciências da Natureza e suas Tecnologias – FÍSICA Ensino Médio, 2ª Série ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER
  2. 2. ACÚSTICAACÚSTICA FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER
  3. 3. O QUE É SOM?O QUE É SOM? São ondas mecânicas que se propagam em meios materiais. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Imagem: Wilfredor / GNU Free Documentation License.
  4. 4. 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 DOPLLER
  5. 5. Ondas podem ser longitudinais. Portanto, as ondas sonoras são longitudinais. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Imagem: Popular Science Monthly Volume 13 / Public Domain
  6. 6. LONGITUDINAL: ONDA SE PROPAGA NA MESMA DIREÇÃO DO PULSOLONGITUDINAL: ONDA SE PROPAGA NA MESMA DIREÇÃO DO PULSO FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Imagem: August Adolf Eduard Eberhard Kundt / Public Domain
  7. 7. VELOCIDADE DO SOMVELOCIDADE DO SOM Vsólido Vlíquido Vgasoso > > FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER FÍSICA,
  8. 8. FREQUÊNCIA AUDÍVELFREQUÊNCIA AUDÍVEL Infrassom Audível Ultrassom 20 Hz 20.000 Hz VELOCIDADE DO SOM NO ARVELOCIDADE DO SOM NO AR 340 m/s a 20º 330 m/s a 0ºC FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER
  9. 9. ALTURA: diferencia sons graves (baixo) de sons agudos (alto). Está relacionado à frequênciafrequência da onda. agudo grave FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER FÍSICA, A A Imagem: Pluke / Public Domain
  10. 10. INTENSIDADE (VOLUME): diferencia sons fortes de sons fracos. Está relacionado à amplitudeamplitude da onda. ForteFraco FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER A A Imagens: Pluke / Public Domain
  11. 11. TIMBRE: diferencia sons de mesma altura, mesma intensidade tocados em instrumentos diferentes. Está relacionado à forma da onda. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Som Musical Simples Ruido, rock n’ roll, etc Imagens: SEE-PE
  12. 12. 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). FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Texto extraído do site:
  13. 13. NÍVEL SONORO é a relação entre a intensidade do som ouvido e a intensidade mínima. LIMIAR DE AUDIÇÃO: I0 = 10-12 W/m2 )(: )(log.10 0 10 dBdecibelunidade I I =β FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER
  14. 14. ECO é a reflexão do som.ECO é a reflexão do som. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Sons Intensidade Sonora (db) Limiar de audição Sussurose Riso suave Conversas em Lar tranquilo Escritório com máquinas de escrever Tráfego urbano Sirene de Barco e Oficina de calderaria Sensação dolorosa Imagem: Marek Mazurkiewicz / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
  15. 15. HARMÔNICOS A soma das diversas frequências individuais de uma onda sonora pode ser representada, genericamente, como (3): SOM = C1 + C2 + C3 + C4 + C5 + C6 + ... • Cada termo Ci corresponde a uma determinada frequência, múltipla da frequência do termo C1 . Chamamos de "série harmônica”. • Decomposição harmônica do Lá fundamental (Lá4 ), 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
  16. 16. TUBOS SONOROSTUBOS SONOROS FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Tubo Sonoro Aberto As duas extremidade são abertas Tubo Sonoro Aberto Uma extremidade é fechada e a outra aberta
  17. 17. TUBOS ABERTOSTUBOS ABERTOS λ λ v ffv =⇒⋅= 1 2 2 1 1 1 l l ⋅ =⇒ ⋅ = λ λ l v f v f ⋅ ⋅ =⇒= 2 1 1 1 1 λ 2 2 2 2 2 2 l l ⋅ =⇒ ⋅ = λ λ l v f v f ⋅ ⋅ =⇒= 2 2 2 2 2 λ FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER PRIMEIRO HARMÔNICO SEGUNDO HARMÔNICO Imagens: SEE-PE
  18. 18. 3 2 2 3 3 3 l l ⋅ =⇒ ⋅ = λ λ l v f v f ⋅ ⋅ =⇒= 2 3 3 3 3 λ 4 2 2 4 4 4 l l ⋅ =⇒ ⋅ = λ λ l v f v f ⋅ ⋅ =⇒= 2 4 4 4 4 λ TUBOS ABERTOSTUBOS ABERTOS FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER TERCEIRO HARMÔNICO QUARTO HARMÔNICO Imagens: SEE-PE
  19. 19. Tubos abertos para harmônico nTubos abertos para harmônico n n ln l n n ⋅ =⇒ ⋅ = 2 2 λ λ l vn f v f n n n ⋅ ⋅ =⇒= 2λ FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER
  20. 20. TUBOS FECHADOSTUBOS FECHADOS λ λ v ffv =⇒⋅= 1 4 4 1 1 1 l l ⋅ =⇒ ⋅ = λ λ l v f v f ⋅ ⋅ =⇒= 4 1 1 1 1 λ 3 4 4 3 3 3 l l ⋅ =⇒ ⋅ = λ λ l v f v f ⋅ ⋅ =⇒= 4 3 3 3 3 λ PRIMEIRO HARMÔNICO TERCEIRO HARMÔNICO FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Imagens: SEE-PE
  21. 21. QUINTO HARMÔNICO SÉTIMO HARMÔNICO 5 4 4 5 5 5 l l ⋅ =⇒ ⋅ = λ λ l v f v f ⋅ ⋅ =⇒= 4 5 7 5 5 λ 7 4 4 7 7 7 l l ⋅ =⇒ ⋅ = λ λ l v f v f ⋅ ⋅ =⇒= 4 7 7 7 7 λ TUBOS FECHADOSTUBOS FECHADOS FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER FÍSICA, Imagens: SEE-PE
  22. 22. Tubos fechados para harmônico nTubos fechados para harmônico n Sendo n um número ímpar n l n l n n ⋅ =⇒ ⋅ = 44 λ λ l vn f v f n n n ⋅ ⋅ =⇒= 4λ FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER
  23. 23. • No efeito Doppler do som, é 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). O EFEITO DOPPLER DO SOMO EFEITO DOPPLER DO SOM FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Fonte Detector v λ Imagens: SEE-PE
  24. 24. EFEITO DOPPLEREFEITO DOPPLER Observador(V) +- Fonte(VF) +- FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER
  25. 25. f’ frequência aparente (percebida pelo ouvinte)f’ frequência aparente (percebida pelo ouvinte) f frequência real da fontef frequência real da fonte ).(´ F o vv vv ff ± ± = fontedavelocidadev observadordovelocidadev somdovelocidadev F o → → → FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER
  26. 26. 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 das 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. FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER Texto extraído do site: http://www.cea.inpe.br/~alex/FisicadaMusica/fisica_da_musica.pdf
  27. 27. FIM DA AULA FÍSICA, 2º ANO Tópico – ONDAS SONORAS E EFEITO DOPPLER
  28. 28. Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso         3 Wilfredor / GNU Free Documentation License.  http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Marac a_tambor_y_furruco.svg 28/03/2012 5 Popular Science Monthly Volume 13 /  Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PSM_ V13_D058_Sound_waves_2.jpg?uselang=pt-br 28/03/2012 6 August Adolf Eduard Eberhard Kundt /  Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kundt _tube.png 28/03/2012 7 Zina Deretsky, National Science Foundation, USA/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hearin g_mechanics.jpg 28/03/2012 9 e 10  Pluke / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CPT- sound-pitchvolume.svg 28/03/2012 11, 17, 18, 20,  21 e 23 SEE-PE. SEE-PE. 28/03/2012 14 Marek Mazurkiewicz /  Creative  Commons Attribution-Share Alike 3.0  Unported. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chirop tera_echolocation.svg 28/03/2012 Tabela de Imagens

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