Ondas Sonoras

UNIVERSIDADE POTIGUAR

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

ONDAS SONORAS

2014

ALEXSANDRO BEZERRA DE SOUZA

DANIEL VICTOR DE SOUSA LEITE

LAILSON SOUZA DE MORAIS

VALDEMIR SILVA MARQUES MAIA

YNGRID RENNE FAUSTINO OLIVEIRA

ONDAS SONORAS 

ONDAS SONORAS

ALEXSANDRO BEZERRA DE SOUZA

DANIEL VICTOR DE SOUSA LEITE

LAILSON SOUZA DE MORAIS

VALDEMIR SILVA MARQUES MAIA

YNGRID RENNE FAUSTINO OLIVEIRA

Resumo

Ondas Sonoras são ondas mecânicas longitudinais que podem se propagar em sólidos, líquidos e gases. Ondas sonoras em gases e líquidos são sempre longitudinais, mas as ondas sonoras em sólidos podem ser longitudinais e transversais. Para que umas ondas transversais ser propague, um plano de moléculas que oscilem perpendicularmente ao sentido do movimento precisa ser capaz de “arrastar” os planos vizinhos de átomos junto consigo. Em um gás ou um líquido, os planos vizinhos deslizarão, de maneira que meios como esses não permitirão a propagação de uma onda transversal. Porém as ligações moleculares mais fortes de um sólido sustentam a propagação de ondas sonoras transversais, às vezes chamadas de ondas de cisalhamento. Sua velocidade difere da velocidade das ondas sonoras longitudinais. A velocidade das ondas sonoras depende das propriedades do meio. Uma análise termodinâmica dos compressões e expansões revela que a velocidade da onda em um gás depende da temperatura e da massa molecular do mesmo.

Palavras Chave: Ondas sonoras, velocidade e efeito dopller.

 

Introdução

O som é a propagação de uma frente de compressão mecânica ou onda mecânica; é uma onda longitudinal, que se propaga de forma circuncêntrica, apenas em meios materiais (que têm massa e elasticidade), como os sólidos, líquidos ou gasosos. Os sons naturais são, na sua maior parte, combinações de sinais, mas um som puro monotónico, representado por um solenoide puro, possui uma velocidade de oscilação ou frequência que se mede em hertz (Hz) e uma amplitude ou energia que se mede em decibéis. Os sons audíveis pelo ouvido humano têm uma frequência entre 20 Hz e 20.000 Hz. Abaixo e acima desta faixa estão infrassom e ultrassom, respectivamente. Seres humanos e vários animais percebem sons com o sentido da audição, com seus dois ouvidos, o que permite saber a distância e posição da fonte sonora: a chamada audição estereofônica. Muitos sons de baixa frequência também podem ser sentidos por outras partes do corpo e pesquisas revelam que elefantes se comunicam através de infrassons.

Os sons são usados de várias maneiras, muito especialmente para comunicação através da fala ou, por exemplo, música. A percepção do som também pode ser usada para adquirir informações sobre o ambiente em propriedades como características espaciais (forma, topografia) e presença de outros animais ou objetos. Por exemplo, morcegos, baleias e golfinhos usam a eco localização para voar e nadar por entre obstáculos e caçar suas presas. Navios e submarinos usam o sonar; seres humanos recebem e usam informações espaciais percebidas em sons. Outra aplicação importante das ondas sonoras é a visualização de tecidos do corpo: ultrassonografia. Através do eco produzido pelas ondas nos órgãos, é possível analisar as propriedades mecânicas dos tecidos e reproduzi-las em imagens em escala de cinza.

Velocidade do som

Velocidade do som é a velocidade de propagação de uma onda sonora. A onda sonora é uma onda mecânica longitudinal que necessita de um meio para se propagar, a passagem de qualquer onda sonora produz uma pequena variação de pressão no meio em que se propaga produzindo um deslocamento no fluido, deslocamento tal que muda a densidade do fluido. Essa cadeia de eventos é cíclica, dependendo de uma perturbação no meio para iniciar, por exemplo: Um raio ou a vibração das cordas vocais.

Para clarificar a ideia pode-se fazer a analogia com uma mola que possui dois movimentos: um de compressão e distensão em torno do seu eixo de referência e outro movimento no espaço. A velocidade do som em um fluido depende da pressão e da densidade do fluido no meio. Em instrumentação pode-se utilizar este princípio para medir com boa exatidão distâncias entre obstáculos, assim: conhecendo-se a velocidade de propagação de um sinal (normalmente ultrassom no ar) é possível medir o tempo que ele gastou a percorrer um determinado espaço. Com este valor é simples calcular a distância percorrida. Utilizam-se sensores especiais que emitem o sinal em forma de pulso (ultrassom) e os recebe de volta (eco). Um sistema microprocessador pode calcular o tempo gasto (normalmente milissegundos).

A velocidade e qualquer onda mecânica, transversais ou longitudinais, depende tanto das propriedades inerciais do meio como das propriedades elásticas.

Amplitude

Amplitude é uma medida escalar negativa e positiva da magnitude de oscilação de uma onda. A distância Y, é a amplitude da onda, também conhecida como "pico de amplitude" para distinguir de outro conceito de amplitude, usado especialmente em engenharia elétrica: root mean square amplitude (ou amplitude rms), definida como a raiz quadrada da média temporal da distância vertical entre o gráfico e o eixo horizontal.

O uso de "pico de amplitude" não é ambíguo para ondas simétricas e periódicas como solenoides, onda quadrada e onda triangular. Para ondas sem simetria, como por exemplo pulsos periódicos em uma direção, o termo "pico de amplitude" torna-se ambíguo pois o valor obtido é diferente dependendo se o máximo valor positivo é medido em relação à média, se o máximo valor negativo é medido