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Relatório referente ao experimento sobre ONDAS E SOM.
Tipologia: Trabalhos
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BALSAS – MA 2021
Relatório submetido a disciplina de Física Experimental II como título de obtenção da nota do experimento VI, Ondas e Som.
O som é entendido como uma onda mecânica isso é, uma onda que precisa de um meio de propagação, e propagada em todas as direções por isso é chamada de tridimensional e é longitudinal a vibração gerada e paralela a sua propagação (JÚNIOR,
Como visto anteriormente a o som é uma onda e como tal ele está sujeito a diversos fenômenos ondulatórios sendo eles: Reflexão (Esse fenômeno dá origem ao eco quando o som e emitido em direção a algum anteparo elástico), Absorção (Alguns materiais são capazes de absorver as ondas sonoras abafando-as), Refração (Que ocorre quando o som transita de um meio para outro nisso ele muda de velocidade), Difração (A difração permite que o som passe por frestas de dimensões parecidas com o seu comprimento de onda dessa forma podendo ser ouvida na outra extremidade) e Interferência (As ondas sonoras podem se sobrepor produzindo regiões de interferência) (HELERBROCK,2019) O som é caracterizado por três qualidades altura (A altura nos permite a classificação do som como agudo ou grave, quando maior a frequência de um som mais agudo ele será e quanto mais baixa a frequência mais grave), intensidade (E a quantidade de energia que uma onda e capaz de transportar, a intensidade também depende da amplitude quanto maior é essa amplitude mais forte será o som) e o timbre (O timbre permite ao ouvinte fazer a distinção entre sons de altura e intensidade iguais, isso ocorre pois uma mesma nota por exemplo “la” apesar de tocadas na mesma altura e intensidade possuirão sons diferentes) (TEIXEIRA, 2014). Uma das propriedades do som e a propagação. Para que isso ocorra ele desse passar por algum meio como, por exemplo: Materiais gasosos, líquidos e sólidos. Um exemplo de propagação do ar ocorre ao tocar uma campainha, isso fará vibrar as moléculas de ar mais próximas, um local onde o som não se propaga é no vácuo (DONOSO, 2009) Da mesma forma como existe um espectro para as cores que são visíveis e as invisíveis para os seres humanos, o som também possui um, sendo assim este espectro representa todos os sons audíveis e não audíveis por seres humanos. Na figura 1 e possível visualizar o espectro audível para seres humanos.
Figura 1: Espectro das ondas sonoras Um efeito que pode ser bem observado utilizando o segundo simulador e o efeito Doppler que é observado quando existe um movimento relativo entre o observador e a fonte emissora do som. Ou seja, quando o observador vai se aproximando da origem do som, ele vai perceber o som mais agudo, ou seja, maior frequência e ao se afastar o oposto ocorre o som parece mais grave ou apresenta uma menor frequência (GOUVEIA, 2017).
3.1 Equipamentos e componentes Para esse experimento foi utilizado os seguintes simuladores: PHET Interactive Simulations: Onda em corda disponível por meio do link (https://phet.colorado.e du/pt_BR/simulation/wave-on-a-string), que foi utilizado para a prática de oscilações em corda, e o PHET Interactive Simulations: Ondas: Intro disponívelpor meio do link (https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/waves-intro). 3.2 Procedimento O procedimento consistiu em utilizar os simuladores para a análise do comportamento das ondas tanto em uma corda como no som.
Na figura 2 abaixo se tem o estado inicial do simulador antes de qualquer alteração ser feita: Figura 2: Simulador de corda (Estado inicial) Como e possível observar na figura 3, após o lançamento do pulso dado que a extremidade é fixa, a reflexão deste mesmo pulso será invertido, ou seja, na ida ele estará para cima, já na volta ele estava para baixo como está demonstrado na figura 4. Figura 3: Simulador de corda(Lançamento de um pulso)
Figura 6: Simulador de corda com extremidade móvel (Lançamento de um pulso) Pode-se concluir dados os dois casos que para o caso 1, há a preservação do que é afirmado na terceira lei de newton ou seja quando uma força a aplicada sobre a extremidade a mesma que provoca a ondulação na corda vai de encontro a extremidade fixa essa exerce uma força contrária a que esta sendo aplicada sobre ela por esse motivo a fase muda, já no caso 2 já que a extremidade é móvel quando o impulso chega a esta extremidade o anel com possibilidade de movimento se eleva o que faz com que a onda refletida não apresente inversão de fase. Ao fazer novos testes, com valores diferentes daqueles que foram informados é perceptível que a amplitude determina o tamanho da onda (quanto menor mais achatada a onda) já a duração determina a velocidade com que a onda acontece. A próxima etapa do experimento foi utilizar o outro simulador para o teste do comportamento das ondas sonoras, na figura 7 abaixo tem-se o estado inicial do simulador.
Figura 7: Estado inicial do simulador sonoro Na figura 8 abaixo está descrito o movimento das partículas após acionar o som. Figura 8: Estado do simulador sonoro após ligar o som Como é perceptível pela imagem as partículas se movem no mesmo sentido das ondas, esse tipo de onda e caracterizada como mecânicas e longitudinais. E ao pausar a simulação percebe-se que as partículas estão mais próximas das áreas brancas que representam uma região de compressão, e ao observar os pontos vermelhos após a passagem de várias ondas por ela sua taxa de movimento cai bastante, e esse movimento
Figura 11: Comportamento das ondas em regiões diferentes E isso ocorre porque uma vez que aproxima-se da fonte do som ocorre também um aumento da intensidade ou seja o volume desse mesmo som. E novamente tal qual o teste feito com a corda é observado que ao aumentar a frequência (Figura 12) é aumentado a velocidade com que as ondas percorrem o espaço do simulador já a amplitude (Figura 13) está relacionada com o tamanho (potência) das ondas. Figura 12: Aumento da frequência
Figura 13: Aumento da Amplitude
Referências Fonte figura 1: Espectro do som, disponível em: http://boltz.ccne.ufsm.br/st12/?q=node/73. Acesso em 03 Abril 2021 GOUVEIA, Rosimar. Ondas Sonoras. Toda Matéria. 2017. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/ondas-sonoras/. Acesso em: 3 abr. 2021. DONOSO , José Pedro. Som e Acústica. IFSC - Instituto de Física de São Carlos. 2009. Disponível em: http://www.ifsc.usp.br/~donoso/fisica_arquitetura/12_som_acustica_1.pdf. Acesso em: 4 abr. 2021. JÚNIOR, Joab Silas da Silva. Ondas sonoras. Brasil Escola. 2016. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/ondas-sonoras.htm. Acesso em: 4 abr. 2021. HELERBROCK, Rafael. O que é som?. Mundo da Educação. 2019. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/o-que-som.htm. Acesso em: 4 abr. 2021. TEIXEIRA, Mariane Mendes. As Ondas Sonoras. Prepara Enem. 2014. Disponível em: https://www.preparaenem.com/fisica/as-ondas-sonoras-.htm. Acesso em: 4 abr.
