Descrição física das ondas

          Ondas podem ser descritas usando um número de variáveis, incluindo: frequência, comprimento de onda, amplitude e período, etc.

Frequência

           Frequência é uma grandeza física ondulatória que indica o número de ocorrências de um evento (ciclos, voltas, oscilações, etc.) em um determinado intervalo de tempo.

Amplitude

           Amplitude de uma onda é a medida da magnitude da máxima perturbação do meio durante um ciclo da onda.

Comprimento de onda

           Comprimento de onda é a distância entre valores repetidos num padrão de onda; representada pela letra grega lambda (λ).

Período

            Período é o tempo necessário para que um movimento realizado por um corpo volte a se repetir. O período é usualmente representado pela letra T.

Intensidade

            É o fluxo de energia por unidade de área. O significado de intensidade é “volume”. É medida em dB (decibéis).

            A faixa de frequências em que a percepção é mais sensível é aquela normalmente utilizada pela música. Isso permite que as variações de intensidade ao longo da música (dinâmica musical) sejam melhor percebidas, dando maior riqueza à experiência musical.

Exs:

·         Brisa - 10 dB

·         Conversa baixa - 20 dB

·         Sala de aula - 40 dB

·         Trânsito pesado – 60 dB

·         Cirene – 80 dB

·         Banda de rock – 100 dB

·         Turbina de avião – 120 dB

Fase

            A fase refere-se a dois conceitos intimamente relacionados:

·         Fase de um ponto da onda é a característica desse ponto em termos da sua amplitude local e da variação local dos valores da propriedade periódica (pressão do ar nas ondas sonoras).

·         Fase de uma onda (por inteiro) diz-se de quanto uma onda difere de outra de igual frequência e comprimento de onda no que toca às diferenças de fase em cada um dos seus pontos em igual distância da fonte e igual tempo.

Frente da onda

            Uma frente de onda é o conjunto de pontos do meio que são alcançados no mesmo instante pela mesma fase duma onda. Pelo princípio de Huygens, cada ponto de uma frente de onda, pode ser considerado uma fonte de ondas secundárias, produzidas no sentido de propagação e com a mesma velocidade do meio. Podemos dizer que a frente de onda anterior é considerada como um gerador de uma nova frente de onda, ou ainda que a frente de onda separa a região "perturbada" da região não perturbada.

Velocidade do som

            A velocidade do som é a distância percorrida por uma onda sonora por unidade de tempo. Essa velocidade se situa aproximadamente entre 325 e 349 m/s. Acima disto é a velocidade supersônica; abaixo é a velocidade subsônica. Além destas ainda existe as velocidades hipersônica (acima de supersônica) e transônica (entre as velocidades sub e supersônica). Para medir estas velocidades se emprega a unidade de medida Mach, sendo:

·         Subsônica: Ma < 1

·         Transônica: 0.8 < Ma <1.2

·         Sônica: Ma = 1

·         Supersônica: Entre 1.2 Ma e 5 Ma

·         Hipersônica: Ma > 5

Barreira do som

            A barreira do som é a aparente barreira física que dificulta grandes objetos de atingirem velocidades supersônicas. Quando um objeto qualquer, como um avião, se desloca na atmosfera, comprime o ar à sua volta, principalmente à frente. Desta forma cria ondas de pressão. Se o avião acelerar para uma velocidade igual a do som este estará comprimindo o ar à sua frente e acompanhando as ondas de pressão com a mesma velocidade de sua propagação. Isso resulta num acúmulo de ondas, formando uma muralha de ar. Esse fenômeno é conhecido como Barreira Sônica.

Estrondo sônico

            Quando o ar em fluxo supersônico é comprimido, sua pressão e densidade aumentam, formando uma onda de choque. Em vôo supersônico, o avião produz inúmeras ondas de choque. As ondas de choque geradas por um avião em vôo supersônico atingirão o solo depois da passagem do avião que as está produzindo, pois esse é mais veloz. Um observador no solo ouvirá um forte estampido assim que as ondas de choque o alcançarem. Esse estampido é conhecido como 'estrondo sônico', e sua intensidade depende de vários fatores, tais como dimensões do avião, forma do avião, velocidade do vôo e altitude. Esse fenômeno pode quebrar vidros, causar rachaduras em paredes muros e outros estragos

Propriedades características da onda

Propriedades características

·         Reflexão - Quando uma onda volta para a direção de onde veio;

·         Refração - A mudança da direção das ondas;

·         Difração - Quando uma onda transpõe um obstáculo;

·         Interferência - Adição ou subtração das amplitudes das ondas; Quando o som é forte a interferência é construtiva e quando fraco a interferência é destrutiva;

·         Dispersão - a separação de uma onda em outras de diferentes frequências;

·         Vibração

Reverberação

            Reverberação é a reflexão múltipla de uma frequência. 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. É esse prolongamento que constitui a reverberação. A reverberação ocorre quando o som refletido atinge o observador no instante em que o som direito está se extinguindo, ocasionando o prolongamento da sensação auditiva. O excesso de reverberação pode atrapalhar o entendimento sonoro.

Ressonância

       Quando um corpo começa a vibrar por influência de outro, na mesma freqüência deste, ocorre um fenômeno chamado ressonância. Ressonância é a tendência de um sistema a oscilar em máxima amplitude em certas frequências, conhecida como 'frequências ressonantes'. Sistemas ressonantes podem ser usados para gerar vibrações de uma frequência específica, ou para obter frequências específicas de uma vibração complexa contendo muitas frequências. A ressonância é semelhante ao eco. Dentro da ressonância existem duas sub ressonância:

·         Ressonância acústica: é gerada quando uma fonte emite um som de frequência igual à frequência de vibração natural de um receptor.

·         Ressonância de Helmholtz: é um fenômeno que ocorre quando o ar passa por uma cavidade e, devido a isso, ressoa.

Efeito Doppler

            Quando uma pessoa se aproxima de uma fonte sonora fixa, a frequência do som do ouvido é maior do que aquela de quando a pessoa se afasta da fonte. O mesmo resultado seria obtido se a fonte se aproximasse ou se afastasse de uma pessoa parada.

            Observe que, quando há aproximação entre o observador e a fonte, o observador recebe maior número de ondas por unidade de tempo e, quando há afastamento, recebe um menor número de ondas. Essa variação aparente da freqüência de onda é chamada efeito Doppler

Meios de propagação da onda

Meios de Propagação

·         Meios lineares: diferentes ondas de qualquer ponto

·         Meios limitados: são finitos em extensão, caso contrário, são considerados ilimitados;

·         Meios uniformes: suas propriedades físicas não podem ser modificadas;

·         Meios isotrópicos: suas propriedades físicas são as mesmas.

Classificação das ondas

Pela forma de propagação:

·         Ondas transversais: são aquelas em que a vibração é perpendicular à direção de propagação da onda;

·         Ondas longitudinais: são aquelas em que a vibração ocorre na mesma direção do movimento;

·         Ondas estacionárias: Ondas estacionárias são ondas que acumulam em certo ponto do ambiente. Ondas estacionárias se formam quando duas ondas idênticas se encontram, se movendo em sentidos opostos.

Polarização

                Ondas transversais podem ser polarizadas. Ondas não polarizadas podem oscilar em qualquer direção no plano perpendicular à direção de propagação. Ondas polarizadas, no entanto, oscilam em apenas uma direção perpendicular à linha de propagação.

Birrefrigência

            Birrefrigência é o termo utilizado para designar o fenômeno ocorrido na aplicação de ondas acústicas sobre um material de propriedades anisotrópicas, o qual a diferença das velocidades de propagação dentro do meio e suas refrações acusam pontos de tensão de compressão e tração no material. É utilizada para detecção de falhas em materiais e peças,

Pela dimensionalidade da onda:

·         Ondas unidimensionais: São aquelas que se propagam numa só direção.

·         Ondas bidimensionais: São aquelas que se propagam num plano.

·         Ondas tridimensionais: São aquelas que se propagam em todas as direções.