Ondas Sonoras

O som tem origem, geralmente, num movimento oscilatório rápido de um corpo, que cria uma perturbação no ar (ou noutro meio mecânico) e que se propaga através deste meio sob a forma de onda.

O movimento do corpo dá origem a compressões e descompressões sucessivas do ar que se encontra junto a ele.

Se o corpo é movido com lentidão, o resultado é apenas um fluxo do ar em torno dele, mas se for movido rapidamente, esse fluxo é muito menor e o ar junto ao corpo é sucessivamente comprimido e descomprimido.

Em geral o som propaga-se em todas as direcções

Ondas sonoras são perturbações (longitudinais) que se propagam num meio mecânico e cuja frequência é susceptível de estimular o ouvido humano.

A gama de frequências do som, ou gama auditiva, varia desde cerca de 20Hz até cerca de 16000 Hz.

Ondas inferiores chamam-se infra-sónicas.

Ex: Ondas produzidas por tremores de terra

Ondas superiores chamam-se ultra-sónicas

Ex: Ondas utilizadas como meio terapêutico ou de diagnóstico em medicina e no sonar que permite entre outras coisas detectar a profundidade da água e encontrar corpos submersos.

Ondas estacionárias

Se uma corda estiver presa nas extremidades separadas de uma distância L, as ondas progressivas vão refletir-se nos extremos fixos da corda.

Cada reflexão dá origem a uma onda progressiva avançando no sentido oposto. As ondas refletidas e as incidentes vão sobrepor-se.

Então tem-se duas ondas com a mesma frequência, velocidade e amplitude, deslocando-se em sentidos opostos ao longo da corda.

Em determinadas condições, a resultante da sobreposição destas duas ondas vai ser uma onda estacionária.
















Os pontos máximos das ondas denominam-se ventres ou antinodos, estão separados uns dos outros por metade de um comprimento de onda.

Os pontos onde a amplitude é nula denominam-se nodos e também estão separados por metade de um comprimento de onda.

Estes valores de frequência chamam-se frequência naturais de oscilação da corda.

Ao valor mais baixo chamamos frequência fundamental ou primeira harmónica.

Características das ondas

Quando uma pessoa começa a sacudir para cima e para baixo a extremidade da corda, a perturbação causada vai ser comunicada á outra porção da corda que está a agarrar.

Essa perturbação vai-se deslocar até há outra extremidade da corda, porque cada secção de corda transmite a perturbação à secção seguinte. E quando essa perturbação passa a corda volta á posição inicial.

As ondas mecânicas têm a sua origem no deslocamento de alguma porção do meio elástico em relação à sua posição normal (posição de equilíbrio), provocando a sua oscilação em torno da posição de equilíbrio.



Quando uma pedra caí na superfície de um lado, uma série de cristas e vales circulares espalham-se pela superfície do lago.

O ponto em que a pedra caiu é a origem da onda;
A água do lago é o meio onde a onda se propaga;

Se existirem folhas ou outros corpos a flutuar, eles não se deslocam ao longo da superfície do líquido, apenas se movimentam para cima e para baixo à media que as ondas se propagam.

Como o meio é elástico, a perturbação propaga-se através dele, apesar de ele não se mover como um todo. Apenas as suas partículas oscilam individualmente em torno das suas posições de equilíbrio, numa trajectória limitada no espaço.

Ondas transversais:

Numa mola, estas ondas acontencem quando cada secção da recta é perpendicular à direcção de propagação da onda.

Ondas longitudinais:

Acontece quando os deslocamentos de cada secção da mola tem a direcção de propagação da onda.

Nos solidos podem ocorrer estes dois tipos de ondas, nas liquidos e gases acorrem apenas ondas longitudinais.

A distância entre duas cristas consecutivas ou dois vales consecutivos

Velocidade da crista:

Qualquer parte da onda propaga-se com a mesma velocidade: a velocidade de crista é a velocidade da onda.

Então para ondas com a mesma velocidade, o comprimento de onda é inversamente proporcional à frequencia.

O principio da sobreposição

O principio da sobreposição

Quando duas ou mais ondas atravessam a mesma regiao do espaço idependentemente umas das outras verifica-se o principio da sobreposição.

Principio da sobreposição das ondas :

Quando o deslocamento de uma particula do meio, a partir da respectiva posição de equilibrio, num determinado instante é a soma algébrica dos deslocamentos que cada uma das ondas provocaria individualmente nesse ponto e nesse instante.

Diz-se que as duas ondas intreferem construtivamente se as cristas das duas ondas coincidem ou estão muito próximas, então o deslocamento de uma particula do meio em relação à posição de equilibrio em cada ponto é o dobro, ou quase o dobro, do que seria provocado por apenas uma das ondas.

Diz-se que as duas ondas interferem destrutivamente se as cristas das duas ondas estão separadas de aproximadanente meio comprimento de onda, então o deslocamento de uma partícula do meio em relação à posiçao de equilíbrio, em cada ponto, é nulo ou muito pequeno.

Ondas planas e ondas esfericas

Frentes de onda: todos os pontos do meio com as mesmas características de posição (em relação á posição de equilíbrio), velocidade e aceleração.

Exemplo: as cristas ou os vales.

Se as frentes de onda se propagam numa única direcção, as frentes de onda são planas.

Se as frentes de onda se propagam em todas as direcções, as frentes de onda são esféricas.

Ondas

Tipos de onda

-as ondas no meio dos oceanos;
-as ondas causadas pelos pingos da chuva nos lagos;
-as ondas sísmicas quando a crusta terrestre se desloca;
-as ondas sonoras provocadas pelas cordas de um instrumento;
-as ondas que se propagam ao longo de uma corda esticada vibrante.

Estas ondas são ondas mecânicas progressivas porque se estão a propagar em meios materiais.

Mas alem destas ondas existem as ondas electromagnéticas que se propagam sem necessidade de suporte material.

Ex:
-a radiação visível
-a radiação ultravioleta
-a radiação infravermelha

Existe uma característica que é comum a todos os fenómenos em que intrevêm ondas:
Os efeitos produzidos dependem sempre da energia associada à propagação da onda.

Sistemas vibratórios

Movimento periódico: Qualquer movimento que se repete a si próprio em intervalos de tempo iguais.

Ex:
-Rotação da terra em torno do seu eixo.
- Movimento de translação do nosso planeta em torno do sol

Movimento oscilatório ou vibratório: se o movimento de uma partícula consiste um deslocar-se para trás e para a frente sobre o mesmo caminho.

Movimento oscilatório

Movimento vibratório