Física - Ondas e som: ondas sonoras

[Música] esse pessoal todo tranquilo chegou a hora do nosso estudo das ondas adentrar na parte de acústica nós estudarmos as ondas sonoras que para a nossa percepção humana para nossa audição por nossos um dos nossos principais sentidos é um conteúdo bastante importante com bastante aplicações então nesse vídeo a gente vai falar das ondas sonoras e vai falar também que como as ondas sonoras que características das ondas sonoras interferem na maneira como a gente percebe os sons como a gente percebe a música por exemplo como a gente percebe diferente de instrumentos musicais tudo isso está relacionado

com características das ondas então a gente vai falar nesse vídeo sobre ondas sonoras bom primeira coisa que a gente precisa entender ou na verdade relembrar sido já sabe é que a onda sonora é uma onda mecânica lembrando então que a onda mecânica é aquela onda que precisa de um meio material para se propagar ok é a onda que não se propaga no vácuo é uma mecânica o som é uma onda mecânica e portanto não existe som no vasco ele precisa de um meio material no momento em que eu estou falando aqui pra vocês por exemplo

o som que é um produto está se propagando até o microfone através do ar então o meio de propagação é o ar o som também pode se propagar em outros meios materiais líquidos e sólidos também vai falar disso mais para frente neste vídeo o som também é uma onda longitudinal o que é isso mesmo lembra que a onda longitudinal é aquela onda que vibra e se propaga na mesma direção então a onda está se propagando numa direção ea vibração é na mesma direção então quando eu tô falando aqui digamos que o microfone seja preso ainda

câmera enquanto estou falando o som tava viajando até a câmera nessa direção horizontal e as moléculas do ar que estão vibrando graças à propagação da onda sonora as moléculas estão vibrando pra frente e para trás numa um formato longitudinal paralelo com a prorrogação então eu tenho a vibração paralela com a propagação então eu tenho uma onda longitudinal assegura ao lado ela mostra um modelo uma representação bastante simplificada de como seria essa propagação da onda sonora da onda longe longe do final através do óleo tem na figura um tambor tá e quando esse tambor é batido

a pele do tambor faz o ar vibrar então as moléculas estão vibrando para frente para trás na propagação dessa vibração o que acontece em algumas regiões da onda as moléculas do ar estão mais próximas estão mais condensada a gente chama essas zonas de zonas de compressão a gente pode fazer analogia que há zonas de compressão seriam os picos das ondas o que acontece então como joão tem moléculas numa região tem um acúmulo de moléculas na zona de compressão amazonas ao lado a zonas adjacentes na zona de compressão fica com falta de moléculas porque as moléculas

se cumpriram todas uma região elas foram todas numa região da zona de compressão então ao lado das zonas de compreensão vez tem a zonas de rarefação o analista mais rarefeito estão faltando molécula menos denso a zona de rarefação eu posso interpretar como sendo o vale da onu então as ondas de compressão seriam os picos não importando a representação assim a zona de rarefação seriam os vales da onda que quiser fazer uma representação transversal da onda uma representação senoidal da onda que nem está mostrando na figura mas na verdade a onda sonora é uma onda longitudinal

o som pode se propagar em diferentes meios materiais líquidos sólidos gases para o ar que é o principal meio de propagação do som pro ar a 20 graus celsius de temperatura a velocidade padrão do som é de 340 metros por segundo lembra que a velocidade de uma onda ela depende do meio de propagação e das características desse meio então se eu mudar as características doado por isso aumentar a temperatura se eu mudar a pressão atmosférica isso mexe muda modifica as propriedades do meio de propagação e pode modificar a velocidade do som mas o padrão é

para um atm de pressão atmosférica e para 20 graus celsius de temperatura o som se propaga a 340 metros por segundo que pode ter um valor um pouco acima um pouco abaixo disso inclusive nas questões mas o valor padrão é 340 metros por segundo para o aluno o som também se propaga em outros meios materiais em outros estados da matéria se propaga no sorte se propaga nos líquidos em geral a velocidade do som nos sólidos é mais rápida que nos líquidos e que é mais rápida que nos gases então no desenho na figura ao lado

tem essa relação à velocidade do sólido é maior que a velocidade nos líquidos que é maior ainda que a velocidade nos gastos então nos meios gasosas é a menor velocidade em geral então quando o som muda de meio de propagação lembra que esse fenômeno fenômeno da refração quando o som sofre refração e ele vai por exemplo de um meio gasoso para o meio líquido por exemplo ele sair do ar e eu entrar na água por exemplo eu estou aumentando a velocidade do som e se eventualmente eu só entrar no meio só a velocidade vai aumentar

ainda mais pode fazer a seguinte relação em geral quanto mais denso é o meio mais rápido maior é a velocidade do som nesse meio pessoal ativo e falam parentes não é a densidade o fator que faz a vê-los pode ser maior ou menor o fator verdadeiro fator real por trás dessa relação foi hoje ao interesse do nosso curso aqui é um um nível acima do que a gente está interessado trabalhar que neste curso de preparação para o enem e vestibular ou de ensino médio mas isto pode fazer a relação é bem tranquilo vai acertar as

questões sempre que estou relacionar que quanto mais denso é o meio mais rápido é a onda mais velozes a onda sonora nesse meio por isso a relação que ela faz nos sólidos é maior que a do país mais líquidos que é maior que a velocidade nos gastos se o som sofre uma refração muda de meio mais o meio menos denso para o meio mais denso por exemplo já dei as troca o ar pela água a velocidade aumenta então quando a densidade do meio aumenta a vê los do som aumenta lembrando que não é reforçando a

idéia de que não é a densidade que está fazendo a velocidade aumentar é um outro fator mas a gente não vai trabalhar nesse nível de aprofundamento para nós seres humanos o som ele faz parte do mundo nossos principais sentidos que é a audição mas o ouvido humano não é capaz de interpretar qualquer onda sonora os seres humanos são capazes de interpretar sons entre 20 e hertz em 20.000 hertz ou 20 quilômetros como a gente vai expressar e não somos entre 20 regras e 20.000 hertz sons que um vírus humano consegue perceber abaixo de 20 reais

nós não escutamos esses sons abaixo de 20 reais a gente chama de em frasson porque está abaixo é inferior a 20 hertz sons que o ouvido humano não consegue perceber acima de 20 mil réis nós também não conseguimos perceber esses sons ouvido humano não consegue interpretar sons acima de 20 mil reais esses sons acima de 20 mil réus são chamados de ultra-sons já deve ter ouvido falar por exemplo exames de ultrassonografia que usa ondas sonoras de alta frequência acima de 20 mil reais somente não consegue escutar esses sons talvez já tenha ouvido falar ou já

tenha a prestar atenção que existem uns apitos para adestramento de cães que são apitos de ultrassom o adestrador apita naquele que nosso ouvido não percebe nada porque aquele apito emite um som acima de 20 mil reais mas o cachorro porque houve do cachorro consegue escutar ultra-som a um espectro de som do ouvido do cachorro é maior do que o ser humano o cachorro consegue escutar sons abaixo de 20 reto e acima de 20 mil reais então quando o adestrador apita no apito de 2011 o ultra-som o nosso ouvido não escuta nada mas o cachorro escutei

através desse hábito que o adestrador passa o comando por cachorro através de ultrassom que de um som tá ali é a onda sonora exista que o cachorro ta perceber tá escutando mas o nosso ouvido não é capaz de interpretar não é capaz de perceber sons acima de 20 mil raps os ultrassons outros animais têm outro espectro de freqüência mas o que a gente precisa saber de agora é o do ser humano um ser humano escuta de novo entre 20 raps e 20.000 raps abaixo disso a baixa de 27 chama de infrassom e acima de 21

réus a gente chama de ultra sons são faixas não audíveis pelo ouvido humano e agora na sala 20 entra na parte de qualidades fisiológicas do som o que são as qualidades fisiológicas do som são as as características das propriedades da onda sonora como amplitude como freqüência como velocidade que acabam acertando a maneira que o nosso ouvido interpreta o som quando a gente percebe diferentes sons de diferentes fontes onde diferentes notas musicais têm alguma coisa na onda sonora que está mudando algumas das propriedades da onda muda quando mudo por exemplo a nota musical quando mudo um

volume quando muda um instrumento que características das ondas está mudando quando eu estou percebendo sons diferentes e é isso que a gente vai ver em qualidades fisiológicas do som a primeira qualidade fisiológica do som é a sua altura e antes de explicar o que é a altura eu já vou dizer o que não é altura pessoal não é volume eu sei que no nosso dia a dia vem está acostumado a falar esse som estava muito alto ou exceção está muito baixo se referindo ao volume abaixo esse som estava muito alto o sujeito vai lá e

abaixo o volume mas pessoal para física a altura não é volume altura está relacionada com a freqüência da onda que está relacionada com a nota musical está relacionado com os graves e os agudos e da freqüência é baixa a gente tem o que a gente chama de um som baixo porque de baixa frequência ea nossa percepção de som baixo a gente interpreta isso como um som grave ok um som grave quando a freqüência é alta ou seja a gente chama esse som de alto porque tem alta freqüência é mais meio óbvio mas é esse essa

é a relação o som alto é o som de alta freqüência como o nosso ouvido percebe a alta freqüência como um som agudo acerto tão pessoal a altura do som tem a ver com a freqüência com graves e agudos regras simples baixa freqüência som baixo interpretação como são graves a outra freqüência som alto interpretação com um som agudo ea altura pessoal a freqüência né ela é a característica que está por trás da produção de diferentes notas musicais por um instrumento quando instrumentado diferentes notas musicais ele está modificando a freqüência para produzir diferentes notas então numa

escala a escala de dólar por exemplo mesmo quem não é músico conhece a escala de dó o dó ré mi fá sol lá si quando estou saindo do hino em direção ao se eu estou deixando o som mais agudo eu estou aumentando a freqüência do dentro de uma mesma escala de uma mesma oitava o do elson mais grave dó ré mi fá sol lá si ociel mais adulto próxima característica do som é a sua intensidade e aqui sim é a característica que está relacionada com o volume em geral sons de mais intensidade sons de maior

volume sons de menor intensidade sons de menor volume a intensidade pessoal está relacionada com a energia que a onda transporta ea energia transportada por uma onda seja ela sonora ou seja de qualquer outro tipo a energia transportada por uma onda está associada com a amplitude então a intensidade sonora está associada com a amplitude da onda que é a distância da posição de equilíbrio até o pico ou da posição de equilíbrio até o vale como funciona é simples sons de maior onda desculpa de maior amplitude vão produzir sons de maior intensidade quanto maior é a amplitude

da onda sonora maior é a intensidade então grande amplitude grande intensidade sonora pequena amplitude pequena intensidade sonora é a relação entre estado de sonora essa sim é o volume por exemplo já reparou que quando aumenta muito o volume de uma caixa de som tu consegue perceber um cone do alto-falante indo para frente para trás e quando o volume está moderado não consegue perceber o ocorrido para frente para trás porque o que acontece quando aumenta o volume tem que aumentar a amplitude de oscilação do som então o cone do alto falante que oscila para frente para

trás para produzir o som ele oscila com maior amplitude quando o som é moderado é uma intensidade moderada uma intensidade de baixa a amplitude de vibração é pequena e eu quase não percebo visualmente o deslocamento desse ícone para frente para trás quando o aumento muito volume aumenta a intensidade ocorre tem que vibrar com mais amplitude eu consigo perceber ele indo pra frente ou para trás aumentei a amplitude de vibração do coe aumentei a intensidade do som produzido aumentei a amplitude de vibração da onda sonora aumentei a energia transportada e o cálculo da intensidade sonora pessoal

é dado pela equação que está aí no quadro a intensidade e é igual a energia transportada dividido pelo intervalo de tempo vezes a área vezes a área porque o quadro para entender melhor o que significa essa equação porque a área participa dessa equação então pessoal a intensidade sonora é dado pela equação e igual a energia que a onda transporta dividido pelo intervalo de tempo dividido pela área pela área de distribuição dessa energia 20 vai entender o que é falha está fazendo ali só lembrando a moçada de energia no sistema internacional é um assunto jales tempo

no s eu uso segundos ea área no s eu uso um metro quadrado uma outra coisa que a gente também pode enxergar e energia / intervalo de tempo sem nome de potência então eu posso escrever a ação da intensidade e simplesmente como sendo a potência / área a potência é charles por segundo nela energia por a por tempo já os por segundo o que a gente chama de watt de potência a área continua sendo um metro quadrado e com isso a intensidade em watts por metro quadrado ou seja quantos watts de potência chega em cada

metro quadrado diária para entender melhor o papel da área nessa equação a gente vai por exemplo abaixo e exigente já entende também ao entender o papel da área eu já consigo entender também porque quando eu me afasto de uma fonte sonora eu vou percebendo o som com cada vez menos intensidade com cada vez menos volume do bolo vai ficando cada vez mais baixo conforme a distância em relação à fonte aumenta o seguinte exemplo eu tenho aqui um alto-falante dois observadores chamar de observador um observador 2 ou seja são as orelhas das pessoas que vão receber

uma coisa que eu tenho que entender ao lembrar das outras aulas é que a onda sonora é uma onda tridimensional então eu tenho que imaginar que quando esse alto falante produz uma onda sonora e solta se propagando em todas as direções está se propagando de forma tridimensional e claro uma representação simplificada dessa propagação é esfera imagina que eu tenho um som próximo alto-falante a esfera conforme o som vai se propagando e conforme o som vai se afastando do alto-falante essa esfera vai gradualmente crescendo esse modelo é importante entender então aqui espera chegou no observador 1

e agora vou fazer isso era se expandir até chegar no observador 2 eu vou ter uma esfera maior também que conforme a gente se afasta do alto-falante essa esfera cresce porque o som está se afastando está crescendo a esfera que a onda sonora é tridimensional então vamos voltar com a esfera lá o começo da propagação recente imagina também quando é produzida com uma certa potência com uma certa potência e essa potência de energia essa potência constante complementar a propagação sonora vai vai se distanciando da fonte tá supondo que não haja dissipação de energia do ambiente

e dom o outro volante é capaz de produzir uma certa potência ter uma certa quantidade de watts vamos fazer a onda sonora chegar até o observador 1 e o que vai acontecer quando a onda chega até o observador 1 vendo que a esfera ocupa uma certa área no espaço à superfície da espera então essa potência p inicialmente o observador ela está distribuída por uma área que eu vou chamar vou dizer que é uma área menor maria pequena então um arzinho quando a espera é pequena quando eu faço a esfera chegar no observador 2 quando chegar

no observador 2 o que acontece ela cresceu ainda mais então a superfície dessa esfera está ainda maior então quando esfera cresce a área aumenta só que a potência que ela propaga é a mesma só que agora essa mesma potência distribuídos numa área maior maior a mesma potência está distribuída numa área maior então que eu fiz com a intensidade aqui eu tenho uma intensidade grande e aqui eu tenho uma intensidade pequena porque eu tenho uma intensidade grande e uma intensidade pequena se eu pegar um metro quadrado aqui da esfera menor da esfera que chegou no observador

1 se eu pegar um metro quadrado ali eu vou ter uma certa quantidade de bytes se eu pegar o mesmo metro quadrado na esfera 2 como a potência está mais espalhada em uma área maior eu vou ter menos votos em cada metro quadrado entendendo que eu tenho mais de intensidade e aqui eu tenho menos intensidade aqui eu tenho mais watts por metro quadrado e aqui eu tenho menos batido do metro quadrado o que acontece é que a quantidade total de potência da esfera toda é a mesma pegada para cada metro quadrado como espera se expandiu

eu posso dizer que a densidade da energia da menor porque eu tenho - bati por metro quadrado então na orelha de seu observador aqui chega - watt em cada metro quadrado que na orelha do observador 1 por isso esse cara dois aqui esse observador 2 vai perceber a onda sonora com menos intensidade e essa esse é o papel da área a pergunta é quantos bates chega em cada metro quadrado para esse observador 2 e quantos watts chega em cada metro quadrado para ser observador 1 não é a mesma quantidade porque porque o observador unta mais

próximo da fonte e estando mais próximo da fonte a potência está menos distribuída a potência está mais concentrada estando mais afastado da fonte a potência está mais espalhada a potência está menos concentrado então em cada metro quadrado vai chegar - potências vão chegar - vários portanto menos intensidade esse é o papel da área nessa equação e explica porque quando eu me afasto da fonte eu percebo reduzindo uma outra coisa que a gente também precisa falar é do nível de intensidade sonora que a gente se apresenta pela letra aberta já deve ter ouvido falar do nível

de tempestade solar porque já ouviu falar de decibel a unidade de nível de intensidade sonora é o decibel agora o que que é o nível de intensidade sonora e qual é a diferença do nível de intensidade train tempestade o que acontece é o seguinte o ouvido humano ele reduz drasticamente a intensidade que nós percebemos uma coisa intensidade realmente produzido ea outra coisa é a intensidade percebida essa intensidade percebida é o nível de intensidade o que acontece é que quando tem uma certa intensidade produzida por uma onda sonora o nosso ouvido humano como já falei e

reduz drasticamente reduzido bastante a intensidade que a gente percebe só para vocês terem uma idéia eu tô ouvindo um som e som se torna 100 vezes mais intenso o meu ouvido vai perceber ele só como duas vezes mais intenso então pra ficar bem diferenciado já desde o início intensidade é a intensidade e verdadeira que está sendo produzida pela fonte que produz o som eo nível de intensidade peta é o que a gente efetivamente percebe com o nosso ouvido tá pessoal o nível de intensidade sonora ele é determinado experimental mente com base na média da população

o que a maioria dos 10 dos seres humanos percebem como intensidade sonora esse é o nível de intensidade sonora em geral pessoal a média nos diz o seguinte que o som menos intenso som mais fraco que o ouvido humano consegue perceber é de 11 x 10 elevado na menos 12 watts por metro quadrado essa é a menor intensidade perceptível pelo ouvido humano já então esse é o padrão de novo eu repito é um valor com base em instrumentos é um valor extremo em tal baseado na maioria das pessoas é uma média da população esse é

o menor nível de testar de somar 1 vezes 10 - 12 watts por metro quadrado a gente chama ele de zero a menor intensidade percebida é o limiar inferior da audição qualquer som mais fraco qualquer som menos intenso que o vezes 10 - 12 não vai ser forte o suficiente para estimular o nosso sistema auditivo então a partir de um vezes 10 - 12 watts por metro quadrado o ouvido humano começa a perceber experimentalmente se descobriu que o riso humano tem uma percepção do nível de intensidade que depende da equação que está aí no quadro

pra vocês roberta que é um nível de imparidades que se mede em decibéis ele é dado por dez vezes log disse sobre a 0 outro quadro para entender melhor o que significa essa equação então como eu falei antes 0 é a menor intensidade perceptível pelo ouvido humano claro que esse é um valor teórico da importante é isso que é o valor teórico baseado na maioria das pessoas a maioria da população tá mas o valor teórico é o que a gente vai usar é um vezes 10 na menos 12 10 elevado a menos 12 watts por

metro quadrado isso quando a freqüência foi de mil réus ok esse é o padrão é o limiar inferior da hudson ea equação do nível de intensidade sonora aberta roberta percebe 10 logaritmo de base de estou medindo / 0 há uma consequência importante maneira para o entendimento da maneira que o ouvido humano percebe uma intensidade sonora tá assim vamos supor que eu tenho uma intensidade estou recebendo uma certa em ouvido por exemplo recebendo uma certa identidade então meu ouvido está recebendo uma certa intensidade sonora e 10 na n vezes mais intenso do que fizer no mínimo

10 na n vezes mais intenso então o que vai acontecer é que meu ouvido vai perceber esse som só n vezes mais comparando dois sons por exemplo recebi um som tá um som e um e depois recebi um som e dois que é por exemplo 10 elevado a três vezes mais intenso que e 1 mil vezes mais intenso do que um só que meu ouvido não vai perceber mil vezes mais intenso pega esses point ele vai dizer o número de vezes que ele vai perceber se no texto adicional então se o som e 10 na

três vezes mais intenso o nosso ouvido percebe três vezes mais intenso essa é a maneira que houve uma atenuação bastante grande e verdadeira o 1 mil vezes tem mil vezes mais energia chegando no ouvido segundo três vezes é a forma que o ouvido humano percebe de acordo com essa equação logaritmo aqui do nível de intensidade sonora que é medido o pessoal para encerrar essa nossa aula sobre ondas vão falar de timbre qual é a definição de time para a gente entender timbre é a característica sonora que permite diferenciar 2 11 a freqüência duas notas musicais

iguais mas emitidos por fontes diferentes é como se eu tivesse por exemplo uma nota lá estou por um instrumento como um violino produzindo uma nota lá e eu tenho um piano produzindo a mesma nota lá as freqüências são idênticas às notas são idênticas mas o meu ouvido vai ser capaz de perceber que as fontes não são idênticas eu vou perceber a diferença entre o violino e o peru essa característica que está me permitindo diferenciar entre as fontes entre o violino e piano embora as notas sejam iguais é o timbre e um timbre como sabem está

associado com a forma da onda como assim com a forma de onda o que acontece é o seguinte quando uma fonte como um instrumento musical produz uma onda sonora essa onda sonora é composta por uma vibração principal que a gente chama de harmônico fundamental é a vibração principal mas ela também é composta por outros harmônicos harmônicos secundárias é composta por subvenções porque por exemplo que todo mundo conhece todo mundo já viu até já tocou quando eu tô com a corda do violão tá eu dou uma nota musical vamos supor não está me dando uma nota

qualquer em uma nota me acorda a sexta corda para quem conhece música sabe que isso é utópico acorda mais grossa do violão acorda mais esquema eu vou ter uma nota me só que quando essa corda está vibrando não é só a corda que vibra produzindo a vibração principal todo instrumento as demais partes do instrumento também vidro vibra o corpo do instrumento livrou de braço do instrumento tá tudo isso compõe subtrações que influenciam na forma de onda tação os harmónicos secundários que vão influenciar no formato da onda porque por exemplo que pessoas diferentes têm vozes diferentes

sem timbre de voz diferente porque o nosso corpo também é um instrumento musical quando eu falo eu tenho caio que é o principal agente para formar a onda sonora da minha voz mas eu também tem outras partes do meu corpo vibrando é que eu encostar aqui na minha caixa toráxica por exemplo quando eu falo eu sinto vibração então nessas ondas secundárias dessas vibrações secundárias que a caixa todas têm a ver com o tamanho da minha traquéia com a abertura das minhas colegas locais com o formato do meu crânio isso difere de pessoa para pessoa e

difere então como essas vibrações secundárias contribui para a totalidade da onda sonora produzida e é por isso que pessoas diferentes porque tem composições físicas diferentes são maiores ou menores são mais magras são mais gordos essas vibrações mudam e por isso muda o timbre de voz da pessoa por isso que pessoas da mesma família irmãos por exemplo tem voz parecida porque irmãos são geneticamente muito parecidos só com na sua confecção física e portanto são instrumentos bem parecidos e o time de volta acaba ficando parecido tá certo mas então o timbu é isso pessoal é a forma

de onda é a vibração principal e mais as contribuições dos harmônicos secundários são os diferentes harmônico se superpondo interferindo entre si construtivamente destrutivamente que vão formar o formato da onda sonora que a gente conhece como timbre ea gente tem aí no quadro já diferentes instrumentos e as suas respectivas formas das ondas que interfere no time o primeiro deles é o japão onde a razão ele tem esse formato de ferradura ele é uma peça inteiriça de metal que quando ela possa vibrar produz um som transmite uma dica puro porque porque ele tem ele é composto só

a vibração principal a ele não tem outra peça interessante um motel ele não tem outros componentes para vibrar então ele produz um timbre um formato de onda bastante puro que é bem parecido com a onda quem está acostumado a trabalhar nas questões da onda senoidal bonitinha agora olha o violão por exemplo um formato de onda do violão já vê que tem sul ligações dentro da vibração principal tem a vibração principal mas dentro da vibração principal tem sublevações tem a onda venda onda que eu costumo explicar os alunos dessa maneira precisa entender então esse formato da

onda do violão é bem diferente do formato da onda do diapasão e evidentemente quando esses dois instrumentos tocarem a mesma nota a gente vai produzir vai perceber de forma diferente vai conseguir diferenciar os sons produzidos pelo japão e os sons produzidos pelo violão mesmo que estejam dando a mesma nota musical uma coisa que eu esqueci de falar sobre a razão é que a razão e só produz uma única nota musical e ainda o quadro também tem outros instrumentos só pra te ver como fica o formato da onda pra outros instrumentos pode ver que eles diferem

do violão defere do diapasão mudou o formato onda mudou a fonte mudou o timbre da ondas o nome pessoal por enquanto sobre a onda sonora era isso o nosso estudo da acústica continua numa próxima aula mas por enquanto era isso muito obrigado foi nessa falou [Música]