Acústica 2

Acústica 2

1. Timbre

   • Timbre é a característica peculiar de cada som.  Cada onda sonora apresenta um formato característico, que depende do material que produziu o som. Isso é o que define o timbre do som. Timbre é o que diferencia dois sons de mesma frequência (mesma nota). Por exemplo, a nota Dó tocada no violão tem um som muito diferente da nota Dó tocada no teclado ou na flauta. Isso significa que esses instrumentos possuem timbres diferentes.
   • Afinação do violão baseada em fenômenos acústicos
     •  A afinação ocorre quando os instrumentos ou as vozes (mesmo possuindo diferentes timbres) emitem, simultaneamente, frequências iguais e produzem o mesmo harmônico. Para afinar um determinado instrumento, faz-se necessário a comparação entre ondas estacionárias. Um músico sabe quando atingiu a afinação quando o som emitido por sua voz ou pelo seu instrumento entra em ressonância com o som produzido por um instrumento padrão (pode ser um diapasão, um afinador eletrônico ou por batimento ou algum outro instrumento musical já afinado).

2. Tubos Sonoros

   • Assim como as cordas ou molas, o ar ou gás contido dentro de um tubo pode vibrar com frequências sonoras. Este é o princípio que constitui instrumentos musicais como a flauta, corneta, clarinete, etc. que são construídos basicamente por tubos sonoros. Nestes instrumentos, uma coluna de ar é posta a vibrar ao soprar-se uma das extremidades do tubo, chamada embocadura, que possui os dispositivos vibrantes apropriados.Os tubos são classificados como abertos e fechados, sendo os tubos abertos aqueles que têm as duas extremidades abertas (sendo uma delas próxima à embocadura) e os tubos fechados que são os que têm uma extremidade aberta (próxima à embocadura) e outra fechada. As vibrações das colunas gasosas podem ser estudadas como ondas estacionárias resultantes da interferência do som enviado na embocadura com o som refletido na outra extremidade do tubo.Em uma extremidade aberta o som reflete-se em fase, formando um ventre (interferência construtiva) e em uma extremidade fechada ocorre reflexão com inversão de fase, formando-se um nó de deslocamento (interferência destrutiva).
   • Tubos Abertos
     • Considerando um tubo sonoro de comprimento ℓ, cujas ondas se propagam a uma velocidade v. E a frequência dos harmônicos será dada por: f = Nv/2L = v/comprimento de ondaComo n não tem restrições, no tubo aberto, obtêm-se frequências naturais de todos os harmônicos.
   • Tubos Fechados
     • Considerando um tubo sonoro de comprimento ℓ, cujas ondas se propagam a uma velocidade v. E a frequência dos harmônicos será dada por: f = Nv/4L = v/comprimento de onda Em um tubo fechado, obtêm-se apenas frequências naturais dos harmônicos ímpares.

3. Velocidade de Propagação do Som

   • A velocidade do som no ar, ao nível do mar, em condições normais de pressão e com temperatura de 20 ºC é de 343 m/s, que corresponde a 1234,8 Km/h. Já a velocidade do som na água, a uma temperatura de 20 ºC, é de 1450 m/s, o que corresponde a cerca de quatro vezes mais que no ar. O estado físico dos materiais influencia na velocidade do som, sendo que se propaga mais rapidamente nos sólidos, depois nos líquidos e mais lentamente nos gases. A velocidade do som sofre ainda a influência da temperatura, de forma que quanto mais elevada ela for, mais rapidamente o som se propaga. E esta também não depende da intensidade ou frequência
   • Velocidade do Som num Gás Perfeito
     • Em cada meio material a velocidade de propagação de ondas sonoras depende essencialmente da densidade do meio e do estado de tensão em que se encontra. Já dissemos que em uma corda esticada por uma força F (Newton) e de densidade linear m (kg/m), a velocidade de propagação v (m/s) de uma onda (pulso transversal) é dada pela relação v2 = F / m Em um sólido cuja densidade é m (kg/m3) e cujo módulo de elasticidade (Módulo de Young) é E (N/m2), a velocidade de propagação é dada por v2 = E / m Em um fluido (líquido, vapor, gás), aplica-se a fórmula anterior, com a diferença que E representa o módulo de compressibilidade do fluido. O módulo de compressibilidade dos líquidos é menor do que o módulo de elasticidade dos sólidos e maior do que o módulo de compressibilidade dos gases e vapores. Apesar da densidade menor desses fluidos em relação aos sólidos, em geral a velocidade do som nos sólidos é maior do que nos líquidos e, nestes, maior do que nos gases. Utilizando seu Laboratório Virtual você pode verificar isso tudo especificando o material onde as ondas se propagam, pois o software fornece automaticamente a velocidade de propagação. Se percutirmos uma mesa de material qualquer, quem houve o som primeiro é a pessoa que está com o ouvido encostado na mesa. Quem assiste a uma mesma distância houve o som depois. Essa diferença é muito pequena, de modo que, apenas com aparelhos receptores muito precisos, é possível verificar esse fato. Construa uma experiência para demonstrar isso em seu Laboratório Virtual. Para um gás perfeito, considerando que E = p Cp / Cv então a velocidade de propagação é dada por v2 = p Cp / Cv m ou v = a raiz de yRT/ M onde Cp é o calor específico a pressão constante, Cv é o calor específico a volume constante e p a pressão.

4. Sonoridade

   • Som claro, harmonioso, suave, agradável ao ouvido. Som claro e nítido. Altura, timbre e sonoridade são qualidades fisiológicas do som

5. Efeito Doppler

   • Efeito Doppler é um fenômeno físico observado nas ondas quando emitidas ou refletidas por um objeto que está em movimento com relação ao observador. Podemos escrever uma fórmula geral para os casos onde a fonte se desloque e o observador fique parado, se utilizarmos:Sendo o sinal negativo utilizado no caso onde a fonte se aproxima e positivo no caso em que a fonte se afasta. fD = f(v +ou- vO/v +ou- vF)

6. Nível Relativo de Intensidade

   • A intensidade do som é a qualidade que nos permite caracterizar se um som é forte ou fraco e depende da energia que a onda sonora transfere. A intensidade sonora (I) é definida fisicamente como a potência sonora recebida por unidade de área de uma superfície. As unidades mais usadas para a intensidade são W/m² e J/s.m². É chamada mínima intensidade física, ou limiar de audibilidade, o menor valor da intensidade sonora ainda audível. É chamada máxima intensidade física, ou limiar de dor, o maior valor da intensidade sonora suportável pelo ouvido. Conforme um observador se afasta de uma fonte sonora, a intensidade sonora ou nível sonoro (β) diminui logaritmicamente, sendo representado pela equação: N = k log I/Iref  A unidade utilizada para o nível sonoro é o Bel (B), mas como esta unidade é grande comparada com a maioria dos valores de nível sonoro utilizados no cotidiano, seu múltiplo usual é o decibel (dB), de maneira que 1B=10dB.