ACÚSTICA
É o estudo das ondas sonoras.O ouvido íntegro pode ser sensibilizado por uma onda mecânica que se propaga num campo ondulatório (meio material), como o ar, desde que essa onda apresente intensidade suficiente e sua frequência encontre-se dentro de um certo intervalo subjetivo. À estas sensibilizações denominaremos por sensações sonoras. Em geral, ao estudo da produção (fontes sonoras), propagação e fenômenos correlatos sofridos pela onda mecânica sonora ou audível, denomina-se Acústica e, em particular, denominaremos por som à toda onda mecânica nas condições acima especificadas (intensidade suficiente e frequência limitada num certo intervalo).
Infrassom e Ultrassom – O ser humano é capaz de captar frequências sonoras que vão de 20Hz a 20.000Hz. Uma onda com frequência inferior a 20Hz é chamada infrassom; superior a 20.000Hz, ultrassom. Alguns animais, como os morcegos e os cachorros são capazes de perceber os ultrassons.
Ondas de choque:
É
uma onda caracterizada por ser um distúrbio em propagação onde
propriedades como velocidade, pressão, temperatura
ou densidade variam de maneira abrupta e quase
descontínua. Esta onda pode ocorrer tanto em meios físicos, propagando-se de
maneira mecânica, quanto em campos como o campo elétrico e o campo magnético.
Uma
onda de choque se forma nos gases sempre que a velocidade do gás é maior que a
velocidade do som nele. Quando um avião atinge exatamente a velocidade do som, as
ondas sonoras que ele está emitindo passam a se condensar a sua frente por
estarem se propagando na mesma velocidade.
Isto provoca
um aumento da pressão nesta região gerando uma onda de choque que também recebe
o nome de estrondo
sônico notado em aviões que quebram a barreira do som. Para estes
aviões, formas especiais de fuselagem se tornam necessárias para superar os
efeitos de encontrar esta onda de choque. Efeito semelhante pode ser observado
em trens de alta velocidade quando
entram em túneis.
Uma onda de
choque muito comum é o trovão. Quando uma
descarga elétrica de grande intensidade corta a atmosfera na forma de
um raio, provoca um
aquecimento muito intenso que leva a uma expansão rápida do ar ao redor do
raio. Como a velocidade da expansão excede a velocidade do som, ouvimos o
estrondo sônico na forma de um trovão.
Numero de Mach:
A velocidade Mach
ou Mach (Ma) é uma unidade de medida de velocidade. É definida como a relação
entre a velocidade do objeto e a velocidade do som:
onde:
A nomeação desta velocidade se deu em
homenagem ao físico e filosofo austríaco Ernst Mach que
publicou em 1877 a sua teoria de um corpo capaz de ultrapassar a velocidade do
som. Um Mach (Ma), possui a velocidade de 1234,8 km/h, sendo considerada a
velocidade mínima para que qualquer corpo consiga ultrapassar a barreira do
som. Para que os físicos pudessem fazer cálculos mais precisos foram criados 5
categorias de velocidade para determinar em que velocidade está o corpo:
§ Subsônica:
Ma < 1
§ Transônica:
0.8 < Ma <1.2
§ Sônica:
Ma = 1
§ Hipersônica:
Ma > 5
Cone de Mach:
A onda de
choque é uma estrutura cônica delgada de ar a uma pressão muito maior que a
pressão atmosférica normal e que se arrasta por trás do objeto como, na água,
uma onda de proa na forma de um V segue uma lancha. Quando a onda de choque de
um avião supersônico passa sobre um observador, este escuta um forte
estrondo.As partículas do meio que estão dentro do cone de Mach já foram
perturbadas pelo objeto em movimento. As partículas que estão fora, ainda não
foram perturbadas no instante de tempo t considerado.Pode-se representar o resultado do
movimento do corpo que se desloca com uma velocidade supersônica como um
processo contínuo de produção de ondas sonoras esféricas que se propagam no
interior do cone de Mach.A formação dessas ondas sonoras consome
energia do corpo. Em outras palavras, o corpo sofre uma força de resistência ao seu movimento.As ondas sonoras se
amortecem com o tempo devido ao seu espalhamento por uma região do espaço cada
vez maior e devido ao atrito interno do próprio gás (viscosidade).Ao fim e ao cabo, a extremidade
posterior do cone se dispersa no espaço.
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