Trabalho de Fisica – Professor : Martinho Paria

GRUPO : Thayná Maria, Ivan Ribeiro,Lívia Barbosa, Diago Correa, Rose Vieira, Paola Lacerda,Bruna Eduarda e Felipe Marques .

Ondas

No estudo da física, onda é uma perturbação que se propaga no espaço ou em qualquer outro meio, como, por exemplo, na água. Uma onda transfere energia de um ponto para outro, mas nunca transfere matéria entre dois pontos. As ondas podem se classificar de acordo com a direção de propagação de energia, quanto à natureza das ondas e quanto à direção de propagação.

Quanto à direção de propagação de energia, as ondas se classificam da seguinte forma: 

• Unidimensionais: propagam-se em uma única dimensão;
• Bidimensionais: propagam-se num plano;
• Tridimensionais: propagam-se em todas as direções.  

Quanto à natureza, as ondas se classificam em: 

• Ondas mecânicas: são aquelas que necessitam de um meio material para se propagar como, por exemplo, onda em uma corda ou mesmo as ondas sonoras;
• Ondas eletromagnéticas: são aquelas que não necessitam de meio material para se propagar, elas podem se propagar tanto no vácuo (ausência de matéria) como também em certos tipos de materiais. São exemplos de ondas eletromagnéticas: a luz solar, as ondas de rádio, asmicro-ondas, raios X, entre muitas outras.  

Quanto à direção de propagação, as ondas se classificam em: 

• Ondas transversais: são aquelas que têm a direção de propagação perpendicular à direção de vibração como, por exemplo, as ondas eletromagnéticas.
• Ondas longitudinais: nessas ondas a direção de propagação se coincide com a direção de vibração. Nos líquidos e gases a onda se propaga dessa forma.  

Para descrever uma onda é necessária uma série de grandezas, entre elas temos: velocidade, amplitude, frequência, período e o comprimento de onda. 

Acústica

Fontes sonoras

Os instrumentos musicais e nosso aparelho fonador são exemplos de fontes sonoras. Estas produzem vibrações que são transmitidas as moléculas do meio, resultando assim em uma onda de pressão que se propaga.

Quando essa onda atinge o ouvido, o tímpano vibra e envia impulsos ao cérebro, produzindo a sensação sonora.

Velocidade de propagação do som

Com uma experiência simples pode-se medir a velocidade do som no ar. Posicione-se a uma distância de 100 m de um edifício e bata palmas. Ao encontrar o edifício a onda volta até você em forma de eco. A cada eco que ouvir, bata palma de novo, pedindo a uma pessoa que conte o tempo que você leva para bater palmas dez vezes: ela deverá obter 6 s, pois o som demora 0,6 s para percorrer 200 m (ida e volta).

A velocidade do som pode ser obtida da seguinte forma:

Como o som se propaga através de moléculas, sua velocidade depende do meio de propagação, havendo influência da temperatura que este apresenta. A propagação é mais rápida quanto maior for a temperatura do meio.

A mudança de temperatura provoca alteração na velocidade e desvio na direção de propagação das ondas sonoras.

É importante lembrar que o som não se propaga no vácuo, porque aí não há moléculas.

Qualidade do som

Uma música pode ser cantada em “duas vozes”, dependendo da altura das notas musicais emitidas pelos cantores.

Um som pode ser fraco ou forte, de acordo com sua intensidade, ou seuvolume.

Altura

Esta qualidade depende da frequência f do som e indica se ele é grave ou agudo – quanto maior a frequência, mais agudo é o som, quanto menor a frequência mais grave é o som.

Intensidade ou volume

Qualidade que depende da amplitude do som e permite distingui-lo como forte ou fraco.

            

            Ondas de choque

 

As ondas de choque são perturbações de propagação cujas propriedades (temperatura, densidade e pressão) variam. São produzidas quando se atinge uma velocidade acima da velocidade do som.

 
Avião se deslocando com a velocidade do som. As cristas das ondas tangenciam o mesmo ponto.

Na figura acima podemos verificar a formação de ondas de choque. Essas ondas são ondas mecânicas com frequência e densidade de energia altas.

A figura acima nos mostra um avião que viaja à mesma velocidade do som, então podemos perceber que o avião está viajando com a mesma velocidade das ondas produzida por ele. Assim, os círculos tangenciam o mesmo ponto, onde todas as frentes de onda se somam e a perturbação no meio fica muito grande, resultando em uma onda de choque.

Na figura abaixo podemos ver que para um avião que voa com velocidade maior que a velocidade do som, as cristas das ondas formam uma série de círculos dispostos. Temos a formação de um cone quando traçamos retas tangentes aos círculos.

Para um observador que esteja situado em um ponto fora da região coberta pelos círculos, nenhum som será detectado. Mas quando a região que abrange os círculos passar pelo observador, ele sentirá uma brusca variação na pressão, como se fosse uma pequena explosão, ou uma onda de choque.

Ondas de choque produzidas por um avião voando com velocidade maior que a do som.

As velocidades dos aviões supersônicos são medidas em função do som no meio. Em homenagem ao físico Ernst Mach, essa velocidade é chamada de mach 1. Assim, dizemos que um avião quando voa na velocidade do som, está com mach 1. Caso esteja voando com mach 2, podemos dizer que esse avião voa com uma velocidade duas vezes a velocidade do som.

De fato, não podemos determinar com exatidão (a menos que saibamos qual ovalor da velocidade do som naquele ponto) a velocidade em km/h ou em m/s pelo fato de haver variação na temperatura e na densidade do meio. Um avião, voando em mach 1, a uma grande altura, certamente estará voando com velocidade menor do que 340 m/s, ou seja, a 1.224 km/h, pois a densidade do ar diminui com a altitude.