ProfessorAutor_Ciências_Ciências Ι 9º Ano Ι Fundamental_Conceito de Onda e Som, Destacando Os...

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Ciências

Ensino Fundamental, 9º AnoConceito de onda e som, destacando os aspectos

físicos, biológicos e tecnológicos

CIÊNCIAS, 9º ANOConceito de Onda e Som, destacando os aspectos físicos,biológicos e tecnológicos

Algumas curiosidades...

5. Por que, quando cai um raio, só ouvimos o trovão depois de certo tempo?

Mas antes de respondê-las, precisaremos conhecer alguns conceitos fundamentais da Física ...

2. Como é formada uma imagem numa ultrassonografia?

1. Como os morcegos conseguem localizar um inseto mesmo enxergando tão mal?

4. Como o sonar, que é tão fundamental na navegação ou localização, funciona?

3. Por que, quando uma ambulância se aproxima de nós com a sirene ligada, o som parece estar oscilando mais do que quando ela se afasta?

Imagem: Autor desconhecido / disponibilizado por Isis / Public domain.

Imagem: Autor Scott Sanchez / Public domain


Um dos espetáculos mais famosos e incríveis durante as competições esportivas é a “ola” da torcida.

Ondas

Visto de longe, a impressão é que a massa humana se move toda para um lado das arquibancadas. Mas sabemos que isso não é verdade: cada torcedor se move na direção vertical, e apenas quando recebe o ‘sinal’, cada integrante da torcida responde à perturbação e, por assim dizer, ‘oscila’ em torno de sua posição de equilíbrio, de modo que o que se desloca na arquibancada não são os torcedores, mas o sinal ou perturbação.

Paul G. Hewitt. Física Conceitual, 9ª Edição.


OndasAssim como as “olas”, as Ondas

são perturbações que se propagam em um meio. Na propagação APENAS A ENERGIA É TRANSPORTADA, não havendo transporte de matéria.

Imagem: Autor desconhecido / Disponibilizado por M.arunprasad / GNU Free Documentation License


As ondas no cotidianoAs ondas estão sempre presentes nos mais diversos fenômenos e situações do cotidiano.

O reflexo de uma paisagem. Uma radiografia.O som de um violão.

Imagem: Meanos / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic

Imagem: Miguel303xm / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic

Imagem: Nevit Dilmen / GNU Free Documentation License


Natureza das OndasAs Ondas podem ter natureza Mecânica ou EletromagnéticaOndas Mecânicas: Ondas que necessitam de um meio material para se propagarem. Resultam de deformações provocadas em meios elásticos. Transportam apenas energia mecânica. Ex.: Ondas em cordas, ondas na superfície de um líquido, ondas sonoras, ondas sísmicas, etc.

Imagem: Autor CK-12 Foundation / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported


Natureza das OndasOndas Eletromagnéticas: Ondas que NÃO necessitam de um meio material para se propagarem. Resultam de vibrações de cargas elétricas. Transportam “pacotes” de energia que são os Fótons ou Quanta de energia.

Ex.: Ondas luminosas (luz), ondas de rádio ou de TV, micro-ondas, raios X, etc.

Imagem: Autor Philip Ronan / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported


Tipos de OndasOndas Unidimensionais: Quando se propagam numa só direção (uma dimensão - 1d).

Ex.: Som se propagando numa linha, ondas em uma corda, etc.

Ondas Bidimensionais: Quando se propagam ao longo de um plano (duas dimensões – 2d).Ex.: Ondas na superfície da água.

Imagem: Autor Roger McLassus / GNU Free Documentation Licens

Imagem: Autor CK-12 Foundation / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported


Tipos de OndasOndas Tridimensionais: Quando se propagam em tosas as direções (três dimensões – 3d).Ex.: Ondas Sísmicas, ondas sonoras (SOM) no ar, etc.

epicentro

foco

falhaondas

Imagem: Autor Dollynarak / Public domain.


Classificação das OndasOndas Transversais: Ondas em que a direção de vibração é PERPENDICULAR à de propagação.

Ondas Longitudinais: Ondas em que a direção de vibração é a MESMA que a de propagação.

Ex.: Ondas em uma corda, ondas eletromagnéticas, a “ola” comentada no início da aula, etc.

Ex.: Ondas sonoras (Som), onda em uma mola vertical sustentando um peso, etc.

Direção de vibração

Propagação

Direção de vibração

Propagação


Componentes de uma Onda

Imagem: AnselmoLacerda / GNU Free Documentation License


Fenômenos ondulatórios

As ondas que se propagam num meio material "batem" em obstáculos e "voltam" para esse mesmo meio sem sofrer perdas

consideráveis de energia.

Reflexão

A’A

obstáculo

ondas refletidas

ondas

incidentes



Quando a Onda passa de um meio para outro com propriedades distintas, mudando sua velocidade de propagação e comprimento de onda, mas mantendo constante sua frequência, sofre DESVIOS.

Refração


Fenômenos ondulatóriosDifração

Capacidade que as ondas têm de contornar obstáculos que possuem a mesma ordem de grandeza de seu comprimento de onda, modificando sua direção de propagação.

Imagem: Autor Barakitty / GNU Free Documentation License



Polarizar uma onda significa ORIENTÁ-LA em uma única direção ou plano.

OBS.: A Polarização só ocorre com Ondas Transversais!

Polarização

Imagem: Efeito de um filtro polarizador em uma fotografia. A Foto da direita utiliza o filtro / PiccoloNamek / GNU Free Documentation License



Quando duas ou mais ondas que se propagam num meio se superpõem,

havendo uma “soma” de suas amplitudes.

Interferência

Imagem: Autor Sakurambo / Public domain


1. Quando ocorre o encontro de duas cristas, ambas aumentam sua amplitude.

2. Quando dois vales se encontram sua amplitude é igualmente aumentada e os dois abaixam naquele ponto.

3. Quando um vale e uma crista se encontram, ambos irão querer puxar cada elevação para o seu lado. Se as amplitudes forem iguais, elas se cancelam (A = 0). Se diferentes, elas se subtraem.

Interferência

+ =

+ =

+ =


Velocidade da OndaA velocidade de uma onda é a distância percorrida por uma onda por unidade de tempo. É a velocidade com que uma perturbação se propaga num determinado meio.

𝑣=𝜆𝑇

𝑣=𝜆 ∙ 𝑓 𝑜𝑢

𝒐𝒏𝒅𝒆 {𝒗≡𝑽𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆𝒅𝒂𝒐𝒏𝒅𝒂(𝒎/𝒔→𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐𝒔𝒑𝒐𝒓 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔)𝜆≡𝑪𝒐𝒎𝒑𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒆𝒐𝒏𝒅𝒂 (𝒎→𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐𝒔 )𝒇 ≡𝑭𝒓𝒆𝒒𝒖 ê𝒏𝒄𝒊𝒂𝒅𝒂𝒐𝒏𝒅𝒂 (𝑯𝒛→𝒉𝒆𝒓𝒕𝒛 )𝑻≡𝑷𝒆𝒓 í 𝒐𝒅𝒐𝒅𝒂𝒐𝒏𝒅𝒂 (𝒔→𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔 )

http://pt.wikipedia.org/wiki/Tempo


• O que é o som e como ele é produzido?• O som é a propagação de uma perturbação num meio mecânico.• Obs.: Os sons são Ondas

Mecânicas, Longitudinais e Tridimensionais.

Som

CIÊNCIAS, 9º ANOConceito de Onda e Som, destacando os aspectos físicos,biológicos e tecnológicosProduzindo uma onda

sonora

Diapasão

Regiões de Alta e Baixa Pressão

Imag

em: W

olls

chaf

/ G

NU

Fre

e D

ocum

enta

tion

Lice

nse


Como ouvimos um som?

• As moléculas do ar junto à membrana do tímpano vibram, fazendo com que a membrana também comece a vibrar.

• A vibração do tímpano é transmitida ao sistema ósseo, constituído pelo martelo, bigorna e estribo (menores ossos do corpo humano), passando pelos canais semicirculares que fazem a ligação ao nervo auditivo.

• A vibração é convertida em impulso elétrico que é comunicado ao cérebro.

Imagem: Mike.lifeguard / GNU Free Documentation License


Fenômenos sonorosPersistência auditiva: tempo que leva para deixarmos de perceber um som (0,1 s).

Eco: ocorre quando a pessoa percebe o som por ela emitido duas vezes distintas.

Reverberação: Em grandes salas fechadas, ocorre o encontro do som com as paredes. Esse encontro produz reflexões múltiplas que, além de reforçar o som, prolongam-no durante algum tempo depois de cessada a emissão.


Algumas tirinhas interessantes

http://www.monica.com.br/comics/tirinhas/images/tira336.gif







A Frequência do Som

Infrassom: sons com frequências abaixo de 20 Hz. Ultrassom: sons com frequências acima de 20 KHz. Som audível: sons com frequências perceptíveis ao ser humano (20 Hz a 20 KHz).

Espectro Sonoro

20 00020 frequência

Ultra-sonsSons audíveisinfra-sons

Sons musicais

Sons desagra-dáveis

5 00

0

Imagens:(aranha) Autor johnny automatic / CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication; (orelha) Autor David Benbennick / GNU Free Documentation License; (morcego) Autor Ebaychatter0 / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication.


Lembre: Sendo o som uma onda mecânica, ela não pode se propagar no vácuo!

Para refletir um pouco: As explosões no espaço são sempre mostradas nos cinemas acompanhadas de grandes estrondos. Isso acontece realmente? Ou seja, é possível ouvir o som de uma explosão no espaço?


A Velocidade do SomA velocidade de propagação das ondas sonoras é

independente da fonte sonora, dependendo apenas da natureza do meio material elástico que vibra.

Como o som se propaga de molécula para molécula, então, QUANTO MAIOR A DENSIDADE do meio material em que o som se propaga, MAIOR A SUA VELOCIDADE nesse meio, visto que as moléculas estão mais próximas entre si, facilitando a propagação dessa perturbação.

Densidade Velocidade

Vsólido > Vlíquido > Vgasoso

Gasoso Líquido Sólido

Menor velocidade de propagação

Maior velocidade de propagação


No ar, a 20 ºC, a velocidade do som é 343 m/s.

A Velocidade do Som

http://cfq8.wikispaces.com/file/view/Calvin_Velocidade_Som.png/31315839/Calvin_Velocidade_Som.png





Qualidade que permite diferenciar um som agudo (alta frequência) de um som grave (baixa frequência).

Obs.2: As notas musicais possuem alturas sonoras diferentes, isto é, cada nota possui uma frequência característica.

Qualidades do Som

Altura do Som

Obs.1: A altura do som depende apenas da frequência da fonte emissora.

Frequência baixa – som grave Frequência baixa – som agudo


Qualidade que permite diferenciar duas ondas sonoras de mesma altura e mesma intensidade, emitidos por fontes distintas. É a “Identidade do som”.

Qualidades do Som

Timbre do Som

Obs.: O timbre está relacionado à forma da onda emitida pelo instrumento.

Flauta Xilofone

Imagens: Autor desconhecido / disponibilizado por Cralize / GNU Free Documentation License.


Qualidade que permite diferenciar um som forte de um som fraco.

Obs.: A intensidade do som está relacionada com a energia que a onda transfere e com a amplitude da onda.

Um som de maior

volume

Uma onda sonora de maior

amplitude.

Maior transporte de energia pela onda

Som de maior intensidade

Qualidades do Som

Intensidade do Som

Som forte

Som fraco

Am

plitu

de

Tempo


É a intensidade sonora percebida ou detectada pelo sistema auditivo humano. É medida em decibel (dB).

Nível Sonoro 140

130

120

110

100

125

115

105

9095

8085

7075

60

65

50

55

40

45

3035

10

25155

0 Limiar da audição (dB)

Parque

Quarto

BibliotecaConversa

Trânsito intenso Escritório

Walkman Banda rock

Decolagem de um avião

Limiar da dor


Entre 30 e 60 dB:

- distúrbios psíquicos de irritação;

- perda de atenção;

- em alguns casos: diminuição e perda da libido e da potência sexual.

Efeitos Fisiológicos do som


Entre 60 e 90 dB:

- aceleração do ritmo

cardíaco;

- surgimento da fadiga.

- reações neurovegetativas;

- aumento da tensão arterial;



Acima de 90 dB os riscos são considerados críticos.

A partir de 140 dB podem produzir surdez irreversível, ainda que de curta duração.



Vamos Exercitar?


Para responder(UNIRIO) Dois operários, A e B, estão parados no pátio de uma fábrica. Em certo instante, a sirene toca. O operário B ouve o som da sirene 1,5 s após o operário A tê-lo ouvido. Considerando a velocidade do som constante e de módulo 340 m/s, a distância, em metros, entre os dois operários é:


Solução

?

340

5,1

d

smV

st

Dados Som

Som

𝒗 𝒔𝒐𝒎=𝒅

∆ 𝒕 𝒔𝒐𝒎⟹𝟑𝟒𝟎=

𝒅𝟏 ,𝟓

𝒅=𝟓𝟏𝟎𝒎

VSom

tSom

d


ExtrasVÍDEOS DO YOUTUBEO Mundo de Beakman - O Som, Beakmania e Explosões S01EP8 Parte 1Link: http://www.youtube.com/watch?v=MoI_TL7C5cQ&feature=relatedDe onde vem a onda.Link: http://www.youtube.com/watch?v=yR0bIInBHhc SIMULAÇÃO COMPUTACIONALOnda numa cordaLink: http://phet.colorado.edu/sims/wave-on-a-string/wave-on-a-string_en.htmlSomLink: http://phet.colorado.edu/en/simulation/sound LABORATÓRIO VIRTUALFeira de CiênciasLink: http://www.feiradeciencias.com.br MÚSICAComo uma onda – Lulu SantosLink: http://letras.terra.com.br/lulu-santos/47132/ CURIOSIDADESom e o corpo humanoLink: http://www.feiradeciencias.com.br/sala10/10_51.asp EXPERIÊNCIAS/ EXPERIMENTOSProjete sua vozLink: http://www.feiradeciencias.com.br/sala10/10_54.asp

http://www.youtube.com/watch?v=MoI_TL7C5cQ&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=yR0bIInBHhc

http://phet.colorado.edu/sims/wave-on-a-string/wave-on-a-string_en.html

http://phet.colorado.edu/en/simulation/sound

http://www.feiradeciencias.com.br/

http://letras.terra.com.br/lulu-santos/47132/

http://www.feiradeciencias.com.br/sala10/10_51.asp




Bibliografia• BENIGNO, Barreto Filho; XAVIER, Cláudio da Silva. Física aula por aula. 1. ed.

Vol. 02. São Paulo: Editora FTD, 2010.• GASPAR, Alberto. Compreendendo a Física. Vol. 02. São Paulo: Editora Ática,

2011. • GUALTER; HELOU; NEWTON. Física. Vol. 02. São Paulo: Editora Saraiva, 2011. • MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 1. ed. Vol. 02. São

Paulo: Editora Scipione, 2011.• <http://educar.sc.usp.br> Acesso em 23/05/2012.• <http://pt.wikipedia.org> Acesso em 23/05/2012.• <http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis> Acesso em 23/05/2012.• <http://www.coladaweb.com/fisica> Acesso em 23/05/2012.• <http://www.fisica.ufs.br> Acesso em 23/05/2012.• <http://www.fisicafacil.pro.br> Acesso em 23/05/2012.• <http://www.if.ufrj.br> Acesso em 23/05/2012.• <http://www.infoescola.com/fisica> Acesso em 23/05/2012.• <http://www.mundoeducacao.com.br> Acesso em 23/05/2012.• <http://www.sofisica.com.br/conteudos> Acesso em 23/05/2012.

http://educar.sc.usp.br/

http://educar.sc.usp.br/

http://pt.wikipedia.org/

http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis

http://www.coladaweb.com/fisica

http://www.fisica.ufs.br/

http://www.fisicafacil.pro.br/

http://www.if.ufrj.br/

http://www.infoescola.com/fisica

http://www.mundoeducacao.com.br/

http://www.sofisica.com.br/conteudos

Tabela de Imagensn° do slide

direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso

2a Autor desconhecido / disponibilizado por

Isis / Public domain.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eco.jpg 19/11/2012

2b Autor Scott Sanchez / Public domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Red_Lights_and_Sirens.jpg

19/11/2012

4 Autor desconhecido / Disponibilizado por M.arunprasad / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Arun_image30.jpg

30/10/2012

5.a Meanos / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bend_guitar.jpg

30/10/2012

5.b Miguel303xm / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Circo_y_cima_de_Pe%C3%B1alara1.JPG

30/10/2012

5.c Nevit Dilmen / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Medical_X-Ray_imaging_MPM06_nevit.jpg

30/10/2012

6, 8a Autor CK-12 Foundation / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wave_in_a_rope.png

19/11/2012

7 Autor Philip Ronan / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:EM_spectrum_es.svg

19/11/2012

8b Autor Roger McLassus / GNU Free Documentation Licens

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2006-01-14_Surface_waves.jpg?uselang=pt-br

19/11/2012



9 Autor Dollynarak / Public domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/

File:Epicenter.gif19/11/2012

11 AnselmoLacerda / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Onda.png 30/10/2012

14 Autor Barakitty / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diffraction_of_laser_beam_on_grating.JPG

15 Efeito de um filtro polarizador em uma fotografia. A Foto da direita utiliza o filtro / PiccoloNamek / GNU Free Documentation License

http://en.wikipedia.org/wiki/File:CircularPolarizer.jpg 30/10/2012

16 Autor Sakurambo / Public domain http://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Young_diffraction.svg&page=1

19/11/2012

20 Wollschaf / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stimmgabel.jpg

30/10/2012

21 Mike.lifeguard / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Anatomia_do_Ouvido_Humano.svg&page=1

30/10/2012

24a (aranha) Autor johnny automatic / CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brown_spider.svg

19/11/2012

24b (orelha) Autor David Benbennick / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ear.jpg 19/11/2012



24c (morcego) Autor Ebaychatter0 / Creative

Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bat_icon.svg?uselang=pt-br

19/11/2012

29a Autor desconhecido / disponibilizado por Cralize / GNU Free Documentation License.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Onda_flauta.png

19/11/2012

29b Autor desconhecido / disponibilizado por Cralize / GNU Free Documentation License.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Onda_xilofone.png

19/11/2012

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