Escola :Colégio Estadual Almirante Barroso
Data :25/07/2011
Estudantes :Jônatas Nascimento, Andressa Souza, Rafaela
Matéria :Física
Professor :Renata
Efeito Doppler...
Quando uma fonte de som, um ouvinte, ou ambos estiverem em movimento em relação ao ar, a altura do som, percebida pelo ouvinte, não será, em geral, idêntica à quando o ouvinte estivesse em repouso. Um exemplo clássico é quando observamos um ambulância (com a sirene ligada) vindo em nosso encontro depois partindo para longe, o som quando ela estiver vindo é diferente do que ela produz quando está indo. Ou ainda para sentir o Efeito Doppler é só movimentar um celular, tocando, rapidamente ao lado do ouvido.
Data :25/07/2011
Estudantes :Jônatas Nascimento, Andressa Souza, Rafaela
Matéria :Física
Professor :Renata
Efeito Doppler...
Quando uma fonte de som, um ouvinte, ou ambos estiverem em movimento em relação ao ar, a altura do som, percebida pelo ouvinte, não será, em geral, idêntica à quando o ouvinte estivesse em repouso. Um exemplo clássico é quando observamos um ambulância (com a sirene ligada) vindo em nosso encontro depois partindo para longe, o som quando ela estiver vindo é diferente do que ela produz quando está indo. Ou ainda para sentir o Efeito Doppler é só movimentar um celular, tocando, rapidamente ao lado do ouvido.
Sejam Vl e Vs as velocidades de um ouvinte e de uma fonte em relação ao ar. Para simplificar o estudo iremos considerar o caso em que as velocidades estão ao longo da linha que une o observador e a fonte. Como são várias as situações possíveis para este caso iremos fazer uma convenção de sinais a serem adotados. Sentido positivo quando Vl e Vs vai da posição do ouvinte para a posição da fonte. A velocidade de propagação da onda será sempre positiva.
O ouvinte L está a esquerda da fonte S. Assim o sentido positivo é da esquerda para a direita. As duas velocidades serão positivas. A circunferência externa representa a superfície da onda emitida, num tempo t = 0 s. (O fato da onda ser originada de uma fonte em movimento não altera sua velocidade, que depende apenas do meio em que está inserida.
Num intervalo de tempo entre t = 0 e t = t, o número de ondas emitidas pela fonte é dado pela multiplicação entre freqüência da fonte e do período que a onda leva para ser emitida.
Essas ondas se amontoam no intervalo de S para O enquanto no intervalo de L para S se espalham. A freqüência da onda é dado por:
O cientista Fizeau, fez uma das primeiras constatações da validade do efeito Doppler para ondas eletromagnéticas. As radiações emitidas pelas estrelas nos permitem identificar a distância que elas estão em relação à Terra, bem como sua constituição, dependendo da freqüência da luz emitida.
Essas constatações estão de acordo com a teoria da expansão do universo, e em virtude do chamado deslocamento do vermelho pode-se constatar o afastamento das galáxias.
Ondas sonoras...
Sabemos que esta, possui frequência de vibração entre 20 e 20.000Hz, que captadas e processadas por nosso sistema auditivo. Este se origina a partir de vibrações do ar que são processadas pelo tímpano com frequências e amplitudes pré-definidas.
Intensidade sonora...
Se observarmos a propagação de uma onda do ponto de vista geométrico apenas teremos o meio em forma de onda, já ao observa-la do ponto de vista físico teremos que uma onda é basicamente a propagação de energia.
A intensidade I de uma onda é definida como a média no tempo da quantidade de energia que é transportada pela onda, por unidade de área ao logo do tempo.
Assim: , onde P é a amplitude de pressão, é a densidade média do ar e a velocidade da onda sonora. Deve-se notar que a intensidade é proporcional ao quadrado da amplitude.
Nível de Intensidade e volume
Devido à grande gama de intensidades as quais o ouvido é sensível, torna-se mais conveniente utilizarmos a escala logarítmica para representar o nível de intensidade sonora ( ).
, onde I0 é a intensidade sonora mínima que é audível sendo I0 = 10-12 W/ m2A unidade de é o decibel (db) que representa um décimo de bel, unidade adotada em homenagem a Alexander Graham Bell.
Observe o gráfico ao lado com valores representativos de alguns produtores de ruídos.
Música? Ondas sonoras? ...
O quê tem haver uma com a outra? Como muitos já sabem, uma onda sonora é gerada pela vibração dos corpos. Podemos citar como fontes de ondas sonoras as nossas cordas vocais, as cordas de uma guitarra ou as vibrações da coluna de ar no interior de uma flauta. Um objeto que cai ou o barulho do motor de uma moto que está passando na rua também são fontes de ondas sonoras, mas nesse caso essas fontes não são geradoras de som, mas sim, de ruídos.
Quando ouvimos alguma música ou a voz de uma pessoa durante uma conversa, somos capazes de distinguir algumas qualidades do som. O som emitido por um contrabaixo é mais grave do que o som emitido por um violino, ou seja, é possível distinguir a altura do som desses dois instrumentos. Também podemos distinguir a intensidade do som: quando escutamos uma música que nos empolga, é muito comum aumentarmos o volume do aparelho de som. E, por último, sabemos muito bem diferenciar o som emitido por instrumentos musicais diferentes, pois eles possuem timbres diferentes.
A altura
A altura é a qualidade que nos permite diferenciar os sons agudos dos sons graves: o som alto é um som agudo e o som baixo é um som grave. Imagine a seguinte situação: você está escutando música num volume elevado e alguém pede para que você baixe o som. Se você fosse seguir essa instrução à risca, na verdade não deveria mexer no controle de volume, e sim no controle de graves!
O fator que determina a altura do som é a freqüência da onda. Sabemos que o ouvido humano é capaz de captar sons na faixa de freqüência que vai de 20 Hz a 20000 Hz. Sons graves, ou baixos, são aqueles que estão na faixa de baixa freqüência, enquanto que sons agudos, ou altos, são aqueles que possuem suas ondas com uma freqüência de vibração alta.
O timbre
Quando escutamos um conjunto musical é possível distinguir os sons emitidos por cada instrumento que faz parte da banda, assim como também é possível distinguir o som emitido pelas vozes das pessoas com quem conversamos. A qualidade que nos faz distinguir os sons de diversas origens é definida como timbre.
A diferença no timbre de diversos sons vem do fato de que as ondas sonoras possuem formatos diferentes. Exemplificando: a forma da onda sonora emitida por um violino é diferente da forma da onda sonora emitida por uma flauta, mesmo que esses dois instrumentos estejam emitindo a mesma nota musical. Observe a diferença entre a forma da onda sonora de um piano e de uma clarineta correspondente à nota dó. As figuras foram obtidas através de um osciloscópio.
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A intensidade sonora
A intensidade sonora está associada àquilo que nós comumente chamamos de volume. A diferença entre um som intenso - ou forte - e um som fraco vem da amplitude de vibração da onda. Quanto maior a amplitude da onda, maior a pressão que a onda irá exercer no ar. Isso faz com que os nossos tímpanos vibrem de maneira mais intensa. A intensidade de qualquer onda é dada pela expressão matemática a seguir.
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Essa expressão define que a intensidade de uma onda é dada pela potência da fonte dividida pela área da superfície que está recebendo a onda sonora. No Sistema Internacional, a intensidade de uma onda sonora é dada pela unidade W/m2.
O limiar da audição humana é dado por uma intensidade de 10-12 W/m2, mas normalmente não se usa o W/m2 para medição da intensidade sonora.
Para se medir a intensidade sonora ou a sonoridade usa-se o bel ou o decibel, mas no cotidiano ouvimos falar mais do decibel. O cálculo da sonoridade em decibéis é dado por uma expressão logarítmica que é conhecida como lei de Weber-Fechner. Mas não é preciso conhecê-la para entender a conversão de W/m2 em decibel.
O valor 10-12 W/m2 é definido como intensidade sonora de referência e é chamada de 0 bel. A sonoridade de 1 bel, ou 10 decibéis, corresponde a um som 10 vezes mais intenso ao som de 0 bel. Sendo assim, 10 dB correspondem a uma intensidade de 10-11 W/m2.
Se tivermos um som de 20 decibéis, então temos um som 100 vezes, ou seja, 102 vezes, mais intenso que a sonoridade de referência e isso corresponde a uma intensidade de 10-10 W/m2. Usando o mesmo raciocínio, 30 decibéis correspondem a um som 103 vezes mais intenso que o limiar da audição e a uma intensidade de 10-9 W/m2. A lei de Weber-Fechner está representada no quadro abaixo.
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Nesse quadro, N é o nível sonoro, medido em decibéis, I é a intensidade sonora em estudo e Irefé a intensidade de referência, que vale 10-12 W/m2. Na tabela abaixo estão alguns níveis sonoros de destaque.
| Respiração normal | 10 decibéis |
| Conversação em ambiente silencioso | 45 decibéis |
| Rua barulhenta | 90 decibéis |
| Trovão próximo | 120 decibéis (limiar da dor) |
| Decolagem de jato nas proximidades | 150 decibéis |
Bibliografia:www.Brasilescola.com
