Física Ondulatória

Defina as qualidades do som (altura, timbre e intensidade), destacando as equações que quantificam essas grandezas e também as unidades de medida correspondentes a cada grandeza utilizada?

R: O que caracteriza a altura do som é a relação da frequência da onda, ou seja, ela permite classificar o som em grave (baixo) e agudo (alto), o ouvido humano é capaz de captar frequência que vai de 20 Hz (sons graves ou baixos), a 20.000 Hz (sons agudo ou altos). Sua expressão matemática é F=!/T.

O que caracteriza o timbre do som é a forma da onda sonora emitida, ou seja, uma única frequência, normalmente ela é formada pela superposição (soma) de diversas ondas harmônicas.

A frequência mais baixa, chamada de frequência fundamental f_0, é a que caracteriza a altura do som, a ela são superpostos os seus harmônicos, i.e., ondas harmônicas com frequência f_n=n〖.f〗_0.

O timbre depende dos diferentes pesos relativos com que os harmônicos da frequência fundamental aparecem na onda, sendo que estes pesos são determinados pela forma da cavidade ressonante, e esta onda é representada graficamente.

A intensidade sonora está associada ao volume, a diferença entre um som forte ou fraco vem da amplitude de vibração da onda, ou seja, quanto maior a amplitude da onda, maior a pressão que a onda exercer no ar.

A intensidade de qualquer onda é dada pela expressão matemática I=Pot/área, onde 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/m^2 .

Para se medir a intensidade sonora usa-se o bel ou o decibel, que é uma expressão logarítmica,( N=10log I/I_ref ) conhecida como lei de Weber-Fechner onde :

N=nível sonoro;

I=intensidade sonora;

I_ref=é a intensidade de referência que vale 〖10〗^(-12) w/m^2 .

Explique o fenômeno Efeito Doppler, destacando a equação geral que quantifica esse fenômeno e também as unidades de medidas correspondentes a cada grandeza utilizada?

R: O efeito Doppler é a alteração da frequência sonora percebida por um observador em virtude do movimento relativo de aproximação ou afastamento de uma fonte sonora, esse é um fenômeno característico de qualquer propagação ondulatória, ele é observado nas ondas sonoras e em ondas eletromagnéticas como em ondas de rádio e a luz visível.

Sua equação geral é:

f^'=f (V±V_d)/(V±V_s )

Onde (f’) é a frequência detectada, (f) é a frequência emitida, (v) é a velocidade do som no ar, (V_d) é a velocidade do som em relação ao ar, e (V_s) é a velocidade da fonte em relação ao ar.

Uma determinada fonte emite ondas sonoras isotropicamente. A intensidade dessas ondas a 1,9 m da fonte é de 2,5x10-4 W/m2. Supondo que a energia das ondas se conserva, encontre a potência da fonte.

Dados:

I=2,5.〖10〗^(-4)

Área=1,9 m

P=?

I=Pot/(4π.r^2 )

P=I.4π.r^2