física i (fis130) (2011) aula 12 – ondas e vibrações prof. josé garcia vivas miranda
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Física I (FIS130) (2011) Aula 12 – Ondas e Vibrações Prof. José Garcia Vivas Miranda [email protected]. Capítulo 19 – Vibrações e Ondas. Capítulo 19-Vibrações e Ondas. O que é uma vibração?. Capítulo 19-Vibrações e Ondas. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Capítulo 19 – Vibrações e Ondas
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Capítulo 19-Vibrações e Ondas
O que é uma vibração?
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Capítulo 19-Vibrações e Ondas
É tudo aquilo que vai para frente e para traz, ou para um lado e outro, ou para cima e para baixo, ou para dentro e fora, etc...
É uma oscilação em função do tempo!
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Capítulo 19-Vibrações e Ondas
O que é uma onda?
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Capítulo 19-Vibrações e Ondas
É uma oscilação em função do tempo e do espaço.
A luz e o som, são vibrações que se propagam no espaço através de uma onda.
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Capítulo 19-Vibrações e Ondas
Qual a diferença entre as ondas de luz e do som?
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Capítulo 19-Vibrações e Ondas
As ondas sonoras precisam de um meio material para se propagar, a luz não!!!
Se não há matéria não há som!Há luz apesar da matéria!
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Capítulo 19-Vibrações e Ondas
A luz é uma vibração de campos elétrico e magnético – vibração apenas de energia.
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Capítulo 19-Vibrações e Ondas
A forma mais simples de vibração que podemos estudar é o pêndulo simples.
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Capítulo 19-Vibrações e OndasPeríodo de um pêndulo depende apenas do seu comprimento e de g.Não depende da massa.
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Capítulo 19-Vibrações e OndasPequenas diferenças no período podem ser usada para detectar flutuações em g, como a causada por alterações na densidade em grandes volumes de massa.Ex.: Petróleo
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Capítulo 19-Vibrações e OndasRelação entre o período e o comprimento de um pêndulo simples para pequenas oscilações é:
Onde T=período e L = comprimento
gLT 2
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Capítulo 19-Vibrações e OndasDescrição do MHS
CVMOB
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Capítulo 19-Vibrações e OndasDescrição do MHS
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Capítulo 19-Vibrações e Ondas
Descrição do MHS
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Capítulo 19-Vibrações e OndasDescrição do MHS
1 Hz = uma oscilação por segundoperiodo
frequência 1
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Capítulo 19-Vibrações e OndasQual a freqüência de vibração por segundo e período de uma onda da radio 106.1 MHz?
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Capítulo 19-Vibrações e OndasDescrição do MHS II
Comprimento de onda não é o mesmo que período!Comprimento de onda, , tem unidades de distância.Período, T, tem unidades de tempo.
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Capítulo 19-Vibrações e OndasEm uma onda o que se propaga é a perturbação e não matéria!!
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Capítulo 19-Vibrações e OndasRapidez de uma onda.
Se um trem com vagões de carga passa por você a uma freqüência de 3 vagões por segundo. Qual a velocidade do trem? (Cada vagão tem 10 metros)
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Capítulo 19-Vibrações e OndasRapidez de uma onda.
A rapidez de uma onda é dada pela distância entre cristas dividida pelo tempo:
Tv
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Capítulo 19-Vibrações e OndasEquação de onda.Onda senoidal:
)vtx(senA)t,x(y
2
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Capítulo 19-Vibrações e OndasOndas longitudinais – Direção de propagação = direção de oscilação.
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Capítulo 19-Vibrações e OndasOndas longitudinais – e o interior da Terra
Ondas:S = Transversais (apenas em sólidos)P = Longitudinais (Sólidos e fluidos)
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Capítulo 19-Vibrações e OndasPrincípio de Superposição
)t,x(y)t,x(y)t,x(y 21 Reforço Cancelament
o
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Capítulo 19-Vibrações e OndasEfeito Doppler
Quando a fonte emissora está em movimento existe uma quebra de simetria.
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Capítulo 19-Vibrações e OndasEfeito Doppler
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Capítulo 19-Vibrações e OndasEfeito Doppler e o Big bang.
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Capítulo 19-Vibrações e Ondas
Ondas de choque
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Capítulo 20 - SOM
O que é SOM?
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Capítulo 20 - SOM
Natureza do SOM no Ar
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Capítulo 20- SOMOndas longitudinais
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Capítulo 20 - SOM
Quais meios transmitem SOM?
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Capítulo 20 - SOM
Quais meios transmitem SOM?
R.: Qualquer meio elástico! Seja liquido, gasoso, sólido ou plasma.
O que é elasticidade?“Tudo que vai e volta”
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Capítulo 20 - SOM
Quais meios NÃO transmitem SOM?
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Capítulo 20 - SOM
Quais meios NÃO transmitem SOM?
R.: Qualquer meio INelástico! Seja liquido, gasoso, sólido ou plasma.
O que é INelasticidade?“Tudo que vai e NÃO volta”Ex.: Massa de modelar, Massa de vidraceiro.
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Capítulo 20 - SOM
Quais meios NÃO transmitem SOM?
R.: Qualquer meio INelástico! Seja liquido, gasoso, sólido ou plasma.
O que é INelasticidade?“Tudo que vai e NÃO volta”
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Capítulo 20 - SOM
Isolamento Acústico
Câmaras acústicasAbsorve a energia sonora.
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A Frequência do SomUltra-sons: Sons com frequências muito elevadas, superiores a 20000 Hz, que o ouvido humano não consegue ouvir.
Sons audíveis: Para os seres humanos - sons de frequência compreendida entre os 20 Hz e os 20 000 Hz.
Infra-sons - sons de frequência de 0 a 20 Hz (não audíveis). Estes sons provocam náuseas e perturbações intestinais.
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Características do SomOs sons caracterizam-se através de 3 parâmetros:
• INTENSIDADE: Se considerarmos sons da mesma frequência, então vemos que a intensidade de um som está relacionada com a amplitude de vibração da onda sonora. Quanto maior a amplitude, mais intenso é o som.
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• ALTURA: É simplesmente a frequência da onda.
O agudo e o grave estãorelacionado com a freqüência.
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Diapasão
Flauta
Violino
Voz (letra a)
Clarineta
• TIMBRE: Caracteriza sons mais complexos, constituídos por vários harmônicos. É a característica que nos permite identificar os diferentes instrumentos produtores de sons.
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Quando algum objeto vibra de forma completamente desordenada, dizemos que o som produzido por esta vibração é um RUÍDO, como por exemplo o barulho de uma explosão, um trovão e um vulcão em erupção.
A diferença entre os sons musicais e o trovão é que nos instrumentos musicais utilizamos apenas algumas dentre as inúmeras freqüências possíveis, que foram estabelecidas por convenção, constituíndo-se nas NOTAS MUSICAIS.
Música e Ruído
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Capítulo 20 - SOM
A velocidade do SOM
No ar: depende da temperatura e umidade. A cada grau a velocidade aumenta 0.6m/s
No Sólido: depende da densidade.velocidade média do som em diversos materiais, em m/s.
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Capítulo 20 - SOM
Reflexão do SOM
Eco = Som refletido A fração de energia refletida será maior quão menor forem as irregularidades da superfície.
Ângulo de incidência será o mesmo de reflexão
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Capítulo 20 - SOM
A que distância ocorre o eco?
Considere a faixa de percepção auditiva entre dois sons de 0.1 segundo.
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Capítulo 20 - SOM
A reverberação do SOM
Múltiplas reflexões do som podem se recombinar com novas emissões sonoras.
Por outro lado caso seja totalmente absorvido o som será abafado e sem vida.
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Capítulo 20 - SOM
O equilíbrio entre reverberação e absorção é essencial em um projeto acústico.
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Capítulo 20 - SOM
A refração do SOM
As ondas sonoras fazem curvas quando partes diferentes da frente de onde se propagam com velocidades diferentes.
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Capítulo 20 - SOM
A refração do SOM
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Intensidade do Som A intensidade do som é definida como a energia que a onda sonora transporta por unidade de tempo por unidade de área.
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Capítulo 20 - SOM
Intensidade das ondas sonoras
As ondas sonoras tem baixa energia.
P=potência da fonte emissoraA=ÁreaUm pessoa gritando pode chegar a 40W
API
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O intervalo de intensidade a que o ser humano é sensível é muito elevada, por este motivo, se adota uma escala logarítmica para as intensidades do som.
Onde representa o nível de intensidade sonora.
I0 é uma intensidade de referência, perto do limiar de audição humana 1000 Hz. O número 10 ajusta o fator para a variação mínima perceptível pelo ouvido humano.
A escala Decibel
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A escala Decibel
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A escala Decibel
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Batendo-se numa das hastes do diapasão, as duas vibram com determinada frequência (normalmente, 440Hz). Essa é a frequência natural (ou própria) do diapasão.
diapasão
Todos os corpos possuem uma frequência própria (prédio, ponte, copo, etc.).
Frequências Naturais e Ressonância
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Exemplo de Ressonância
A ponte de Tacoma Narrows entrou em ressonância, provocada pela vibração dos cabos metálicos existentes em sua estrutura. Suas amplitudes de oscilação aumentaram a ponto de provocar sua ruína.