RESUMO

VELOCIDADE DO SOM

Depende do meio e da temperatura do meio.

No ar, a 15 °C, v_som = 340 m/s.
Na água do mar, a 20 °C, v_som = 1500 m/s.
No ferro, a 0°C, v_som = 4480 m/s.

https://www.youtube.com/watch?v=-H0zKsfNV0c

CARACTERÍSTICAS DO SOM

f < 20 Hz (infrassom)
20 Hz < f < 20 000 Hz (som audível pela orelha humana).
f > 20 000 Hz (ultrassom)

– INTENSIDADE SONORA (I)

Está relacionada com a AMPLITUDE da onda.

Som forte = maior amplitude.
Som fraco = menor amplitude.

A intensidade sonora é dada por:

onde P é a potência da onda sonora e A é a área da superfície que a onda atravessa.

Área de uma superfície esférica:

REVISÃO DE LOGARITMOS

DEFINIÇÃO

Chama-se logaritmo de b na base a o expoente x tal que:

onde:

a é a base do logaritmo e a ≠ 1 e a > 0.

b é o logaritmando e b > 0.

CONSEQUÊNCIAS DA DEFINIÇÃO

PROPRIEDADES OPERATÓRIAS

A Escala Richter é uma escala logarítmica:

A Escala de Nível Sonoro é uma escala logarítmica:

OUTROS FENÔMENOS ONDULATÓRIOS

– ECO E REVERBERAÇÃO

São efeitos sonoros causados pela reflexão do som.

ECO é o som refletido que é percebido com intervalo de tempo suficiente para ser distinguido do som original. Quando o intervalo de tempo não é suficiente para se distinguir o som refletido do original, temos o efeito de REVERBERAÇÃO.

Eco: tempo de ida + tempo de volta > 0,1 ; distância até o obstáculo > 17 m.
Reverberação: tempo de ida + tempo de volta ≤ 0,1 ; distância até o obstáculo ≤ 17 m.

Podemos relacionar essas grandezas pela equação da velocidade média:

onde d é a distância até o obstáculo.

Concha acústica

– RESSONÂNCIA

Cada corpo possui uma frequência natural de vibração. Se próximo a um corpo for colocada uma fonte emitindo essa mesma frequência, irá ocorrer a ressonância e esse corpo irá receber energia da fonte sonora e sua amplitude de oscilação aumentará.

Ponte de Tacoma Narrows, Washington, EUA. Acredita-se que o efeito de ressonância fez a ponte cair poucos meses após a sua inauguração.

https://www.youtube.com/watch?v=qHpaQstDNbU

CAIU NO ENEM!

A (Enem 2016) O morcego emite pulsos de curta duração de ondas ultrassônicas, os quais voltam na forma de ecos após atingirem objetos no ambiente, trazendo informações a respeito das suas dimensões, suas localizações e dos seus possíveis movimentos. Isso se dá em razão da sensibilidade do morcego em detectar o tempo gasto para os ecos voltarem, bem como das pequenas variações nas frequências e nas intensidades dos pulsos ultrassônicos. Essas características lhe permitem caçar pequenas presas mesmo quando estão em movimento em relação a si. Considere uma situação unidimensional em que uma mariposa se afasta, em movimento retilíneo e uniforme, de um morcego em repouso.

A distância e velocidade da mariposa, na situação descrita, seriam detectadas pelo sistema de um morcego por quais alterações nas características dos pulsos ultrassônicos?

a) Intensidade diminuída, o tempo de retorno aumentado e a frequência percebida diminuída.
b) Intensidade aumentada, o tempo de retorno diminuído e a frequência percebida diminuída.
c) Intensidade diminuída, o tempo de retorno diminuído e a frequência percebida aumentada.
d) Intensidade diminuída, o tempo de retorno aumentado e a frequência percebida aumentada.
e) Intensidade aumentada, o tempo de retorno aumentado e a frequência percebida aumentada.

C (Enem 2016) A Figura 1 apresenta o gráfico da intensidade, em decibels (dB) da onda sonora emitida por um alto-falante, que está em repouso, e medida por um microfone em função da frequência da onda para diferentes distâncias: 3 mm, 25 mm, 51 mm e 60 mm. A Figura 2 apresenta um diagrama com a indicação das diversas faixas do espectro de frequência sonora para o modelo de alto-falante utilizado neste experimento.

Relacionando as informações presentes nas figuras 1 e 2, como a intensidade sonora percebida é afetada pelo aumento da distância do microfone ao alto-falante?

a) Aumenta na faixa das frequências médias.
b) Diminui na faixa das frequências agudas.
c) Diminui na faixa das frequências graves.
d) Aumenta na faixa das frequências médias altas.
e) Aumenta na faixa das frequências médias baixas.

D (Enem 2015) Ao ouvir uma flauta e um piano emitindo a mesma nota musical, consegue-se diferenciar esses instrumentos um do outro.

Essa diferenciação se deve principalmente ao(a)

a) intensidade sonora do som de cada instrumento musical.
b) potência sonora do som emitido pelos diferentes instrumentos musicais.
c) diferente velocidade de propagação do som emitido por cada instrumento musical
d) timbre do som, que faz com que os formatos das ondas de cada instrumento sejam diferentes.
e) altura do som, que possui diferentes frequências para diferentes instrumentos musicais.

A (ENEM 2014) Quando adolescente, as nossas tardes, após as aulas, consistiam em tomar às mãos o violão e o dicionário de acordes de Almir Chediak e desafiar nosso amigo Hamilton a descobrir, apenas ouvindo o acorde, quais notas eram escolhidas. Sempre perdíamos a aposta, ele possui o ouvido absoluto.

O ouvido absoluto é uma característica perceptual de poucos indivíduos capazes de identificar notas isoladas sem outras referências, isto é, sem precisar relacioná-las com outras notas de uma melodia.

LENT, R. O cérebro do meu professor de acordeão. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br. Acesso em: 15 ago. 2012 (adaptado).

No contexto apresentado, a propriedade física das ondas que permite essa distinção entre as notas é a

a) frequência.
b) intensidade
c) forma da onda.
d) amplitude da onda.
e) velocidade de propagação.

A (Enem 2013) Em um piano, o Dó central e a próxima nota Dó (Dó maior) apresentam sons parecidos, mas não idênticos. É possível utilizar programas computacionais para expressar o formato dessas ondas sonoras em cada uma das situações como apresentado nas figuras, em que estão indicados intervalos de tempo idênticos (T).

A razão entre as frequências do Dó central e do Dó maior é de:

a) 1/2
b) 2
c) 1
d) 1/4
e) 4

CAIU NO VESTIBULAR!

2018

C (UNESP 2018) Define-se a intensidade de uma onda (I) como potência transmitida por unidade de área disposta perpendicularmente à direção de propagação da onda. Porém, essa definição não é adequada para medir nossa percepção de sons, pois nosso sistema auditivo não responde de forma linear à intensidade das ondas incidentes, mas de forma logarítmica. Define-se, então, nível sonoro (β) como

sendo β dado em decibels (dB) e I0 = 10^–12 W/m². Supondo que uma pessoa, posicionada de forma que a área de 6,0 × 10^–5 m² de um de seus tímpanos esteja perpendicular à direção de propagação da onda, ouça um som contínuo de nível sonoro igual a 60 dB durante 5,0 s, a quantidade de energia que atingiu seu tímpano nesse intervalo de tempo foi

a) 1,8 × 10^–8 J.
b) 3,0 × 10^–12 J.
c) 3,0 × 10^–10 J.
d) 1,8 × 10^–14 J.
e) 6,0 × 10^–9 J.

2017

D (UFRGS 2017) A tabela abaixo apresenta a frequência f de três diapasões.

Considere as afirmações abaixo.

A onda sonora que tem o maior período é a produzida pelo diapasão d₁.
As ondas produzidas pelos três diapasões, no ar, têm velocidades iguais.
O som mais grave é o produzido pelo diapasão d₃.

Quais estão corretas?

a) Apenas I.
b) Apenas II.
c) Apenas III.
d) Apenas I e II.
e) I, II e III.

B (IFSUL 2017) Nos gráficos a seguir são representadas duas ondas sonoras. Cada quadradinho vale unidade.

Analisando cada um dos gráficos, conclui-se que o

a) gráfico da onda A representa um som agudo e o da onda B um som grave.
b) gráfico da onda B representa um som agudo e o da onda A um som grave.
c) período e a frequência da onda B são respectivamente 8 s e 0,25 Hz.
d) período e a frequência da onda A são respectivamente 4 s e 0,125 Hz.

2016

2015

2014

B (FUVEST 2014) O resultado do exame de audiometria de uma pessoa mostrado nas figuras abaixo. Os gráficos representam o nível de intensidade sonora mínima I, em decibéis (dB), audível por suas orelhas direita e esquerda, em função da frequência f do som, em kHz. A comparação desse resultado com o de exames anteriores mostrou que, com o passar dos anos, ela teve perda auditiva. Com base nessas informações, foram feitas as seguintes afirmações sobre a audição dessa pessoa:

Ela ouve sons de frequência de 6 kHz e intensidade de 20 dB com a orelha direita, mas não com a esquerda.
Um sussurro de 15 dB e frequência de 0,25 kHz é ouvido por ambas as orelhas.
A diminuição de sua sensibilidade auditiva, com o passar do tempo, pode ser atribuída a degenerações dos ossos martelo, bigorna e estribo, da orelha externa, onde ocorre a conversão do som em impulsos elétricos.

É correto apenas o que se afirma em:

a) I.
b) II.
c) III.
d) I e III
e) II e III

C (UEMG 2014) SOBRE OS TELHADOS DO IRÃ

Sobre os telhados da noite

— no Irã

ecoa a voz agônica

dos que querem

se expressar.

Não é a ladainha dos muezins

e suas preces monótonas

(conformadas)

é o canto verde rasgando

o negro manto dos aiatolás

como se do alto das casas

fosse possível antecipar

— o parto de luz

que sangra na madrugada.

(Sísifo desce a montanha)

O poema faz referência ao som (voz agônica dos que querem se expressar) e à luz (parto de luz que sangra na madrugada), como símbolos da negação de uma realidade incômoda. O adjetivo verde, em canto verde, confirma essa aproximação. Do ponto de vista físico, luz e som são fenômenos que podem apresentar semelhanças ou diferenças. A esse respeito, são feitas as seguintes afirmações:

Quando se propagam no ar, som e luz têm a mesma velocidade.
Do ar para a água, a velocidade do som aumenta, enquanto a da luz diminui.
A frequência dos sons audíveis é maior que a frequência da luz.
Somente o som apresenta comportamento ondulatório.

Está(ão) CORRETA(S)

a) apenas I e III.
b) apenas III e IV.
c) apenas II.
d) apenas IV.

2013

D (CESUPA 2013-1) “A imagem fotoacústica é uma modalidade de diagnóstico médico recém desenvolvida que se baseia na emissão de uma onda sonora (acústica) na faixa do ultrassom, em resposta à absorção da luz por um material. Este é o chamado Efeito Fotoacústico, descoberto por Graham Bell no final do século XIX. A vantagem desta técnica é que ela pode revelar propriedades da composição molecular dos tecidos, e não apenas propriedades mecânicas destes, como nos exames de ultrassom tradicionais. A técnica ainda não é rotineiramente empregada em humanos mas vários grupos de pesquisa a têm investigado, com o objetivo de explorar o grande potencial no diagnóstico e terapia no tratamento de tumores”.

(Adap. Ciência Hoje, No. 297, Vol. 50 – 10/2012).

Analise as afirmativas e marque a alternativa correta, considerando a sequência de preenchimento das lacunas.

Os dois tipos de onda mencionados no texto, a luz e o som, são de naturezas diferentes, sendo que o som é uma onda puramente ____________.
No ultrassom convencional, o equipamento emite ondas que, ao incidir em uma interface entre duas estruturas, podem produzir eco. Essas ondas _________ por sua vez retornam ao equipamento, que as convertem em imagem.
Ondas de ultrassom são aquelas que se propagam com __________ maior que aquelas da faixa audível pelo ser humano.

a) eletromagnética; refratadas; frequência
b) eletromagnética; refletidas; velocidade
c) mecânica; refratadas; velocidade
d) mecânica; refletidas; frequência

C (CESUPA 2013-2) Na figura abaixo, foi flagrado o exato momento em que um avião a jato rompe a barreira do som. Nesta circunstância, um observador em solo vê a passagem da aeronave em silêncio e em seguida ouve um estampido bastante desagradável aos ouvidos, resultado da onda de choque formada. Este tipo de onda possui grande quantidade de energia devido às diferenças de pressão que produz no ar ao se deslocar.

Para produzir as ondas de choque, o avião a jato deve:

viajar mais rápido do que as ondas sonoras que ele produz, nas chamadas velocidades supersônicas;
gerar uma onda sonora com velocidade no ar maior que 400 m/s;
gerar uma onda sonora cuja variação de pressão esteja abaixo do limiar auditivo.

Está(ão) correta(s):

a) apenas II
b) apenas I e III
c) apenas I
d) I, II e III

C (IFG 2013-2) Os fenômenos sonoros estão relacionados com as vibrações dos ‘objetos materiais’. Sempre que escutamos um som, há um ‘objeto material’ que vibra, produzindo esse som. Por exemplo: quando uma pessoa fala, o som que ela emite é produzido pelas vibrações de suas pregas vocais; quando batemos em um tambor, em um pedaço de madeira ou de metal, esses ‘objetos’ vibram e emitem som; as cordas de um piano ou de um violão também emitem som quando estão em vibração etc. Todos esses ‘objetos’ são fontes sonoras que, ao vibrar, produzem ondas que se propagam no meio material (sólido, líquido ou gasoso) situado entre elas e a nossa orelha. Ao penetrar na orelha, essas ondas provocam vibrações que nos causam as sensações sonoras.

ALVARENGA, B.; MÁXIMO, A. Física contexto e aplicações. Volume 2, p. 310.

A respeito do som e dos fenômenos a ele relacionados, assinale a alternativa correta.

a) O som é classificado como uma onda mecânica que, quando se propaga no ar, produz nele vibrações transversais.
b) Altura, intensidade e timbre são qualidades fisiológicas do som, sendo que a altura é uma característica relacionada com a potência da fonte sonora.
c) A frequência do som é uma característica da fonte sonora que o emitiu e, portanto, não depende do meio de propagação.
d) Reflexão, refração, difração, polarização e interferência são fenômenos ondulatórios que podem ocorrer com o som.
e) A expressão v = λ.f mostra que a velocidade de propagação do som em um meio é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda nesse meio.

B (PUC PR 2013) A respeito das qualidades fisiológicas do som, são feitas algumas afirmações:

A percepção de um som mais grave ou mais agudo está associada à frequência da onda sonora produzida.
Todos os animais tem a “faixa audível” das ondas sonoras na mesma frequência, que é entre 20 e 20.000 Hz, aproximadamente.
Dois instrumentos diferentes podem produzir ondas sonoras com a mesma frequência, mas nunca com a mesma intensidade sonora.
A qualidade fisiológica que nos possibilita diferenciar a voz de duas pessoas sem vê-las é o timbre.
As ondas sonoras podem ser difratadas.

Das afirmações acima, estão CORRETAS apenas:

a) II, III e IV.
b) I, IV e V.
c) I, III e V.
d) III, IV e V.
e) II e III.

B (UFTM 2013) Ondas sonoras são ondas mecânicas produzidas por deformações provocadas pela diferença de pressão em um meio elástico.

A respeito desse tipo de perturbação, é correto afirmar:

a) quando uma onda sonora é emitida no ar e passa a propagar-se na água, tem sua frequência diminuída.
b) ondas sonoras de mesma frequência podem ter timbres diferentes.
c) na refração de ondas sonoras não ocorre mudança do comprimento de onda.
d) ondas sonoras propagam-se mais rapidamente no vácuo do que na matéria.
e) quanto maior a frequência de uma onda sonora, mais grave é o som produzido.

2012

D (PUC GO 2012-1) Sabe-se que o ouvido humano só consegue detectar sons cuja frequência está entre 20 Hz e 20000 Hz. Sendo a velocidade do som no ar igual a 340 m/s, a faixa de comprimento de onda sonora audível estaria (marque a alternativa correta)

a) entre 0,017 cm e 17 cm.
b) acima de 17 m.
c) abaixo de 0,017 m e acima de 17 m.
d) entre 0,017 m e 17 m.

E (UEPA 2012) Durante as obras para a construção de um edifício, um operário deixa cair um capacete de uma altura de 80 metros, o qual atinge uma placa de metal no solo, produzindo um som de intensidade igual a 10^–4 W/m² e de frequência igual a 160 Hz. Considerando a velocidade do som no ar igual a 320 m/s, analise as afirmativas abaixo.

A partir do momento da queda do capacete, o som do impacto deste com a placa de metal no solo será ouvido pelo operário no instante t = 0,25 s.
O nível sonoro produzido no choque do capacete com a placa foi de 60 dB.
O comprimento de onda do som produzido foi de 2 m.
Se a intensidade do som decair para 10^–8 W/m², o nível sonoro diminuirá para a metade do nível original.

Dados: g = 10 m/s²; Limiar da audibilidade igual a 10^–12 W/m²

De acordo com as afirmativas acima, a alternativa correta é:

a) I e II
b) I e III
c) I e IV
d) II e III
e) III e IV

D (UFSM 2012) Uma sala de concertos deve permitir uma percepção clara dos sons, por isso deve estar livre de eco e o tempo de reverberação deve ser pequeno. Assim,

na reverberação, trens de onda emitidos simultaneamente pela mesma fonte sonora, percorrendo caminhos diferentes no ar, chegam ao ouvinte em instantes de tempo diferentes, mas não são percebidos como sons separados.
o fenômeno de reverberação pode ser explicado considerando-se a interferência dos trens de onda emitidos pela mesma fonte.
no eco, trens de onda emitidos simultaneamente pela mesma fonte sonora, percorrendo caminhos diferentes no ar, chegam ao ouvinte em instantes de tempo diferentes e são percebidos como sons separados.

Está(ão) correta(s):

a) apenas I.
b) apenas II.
c) apenas III.
d) apenas I e III.
e) apenas II e III.

C (UFSM 2012) Um concertista, ao tocar seu violão, executa as notas musicais com as durações e frequências que caracterizam a música tocada. As pessoas que estão na plateia, tanto as mais próximas quanto as mais distantes, escutam as mesmas notas, com as mesmas durações e frequências, ou seja, a mesma música. Esse fato pode ser atribuído:

a) à qualidade acústica da sala de concertos.
b) à afinação do instrumento.
c) ao fato de a velocidade do som ter o mesmo módulo para todas as frequências sonoras.
d) ao fenômeno da reverberação.
e) ao fenômeno da ressonância.

D (UFSM 2012) Um dos instrumentos de corda mais conhecido e utilizado é o violão. Nos modelos populares, o corpo do instrumento é feito de madeira e as cordas podem ser de nylon ou de aço. Considerando essa informação, preencha corretamente as lacunas.

Num violão com cordas de aço, a afinação __________ da temperatura ambiente, porque o aço e a madeira têm __________ coeficientes de dilatação. Em outras palavras, com a mudança de temperatura, muda __________ do instrumento.

a) independe – mesmos – o timbre
b) independe – mesmos – a altura
c) independe – diferentes – o timbre
d) depende – diferentes – a altura
e) depende – mesmos – o timbre

2011

A (PUC PR 2011) A figura abaixo representa as ondas produzidas por um violino e um piano:

Sobre esses dois instrumentos, na situação mostrada na figura, é CORRETO afirmar que:

a) Os dois instrumentos estão tocando a mesma nota porque a frequência fundamental das duas ondas é a mesma.
b) Os dois instrumentos não estão tocando a mesma nota porque as ondas têm formatos diferentes.
c) Os dois instrumentos estão tocando a mesma nota, porém a frequência fundamental das duas ondas é diferente.
d) A frequência fundamental não está relacionada com a nota, mas com o timbre dos instrumentos.
e) Todas as alternativas anteriores são falsas.

D (UEAP 2011) Aprender assobiar (ou popularmente “assubiar”) é uma grande vontade de muitas crianças e pré adolescentes. Assobiar bem alto, então, além de dar aquela “moral” durante um show, é importante para chamar à atenção daquele amigo que está distante de você. Acerca das grandezas características do som, podemos afirmar que o assobio mais alto está relacionado a uma variação de:

a) Intensidade
b) Velocidade
c) Amplitude
d) Frequência.
e) Elongação.

2010

C (FUVEST 2010) Um estudo de sons emitidos por instrumentos musicais foi realizado, usando um microfone ligado a um computador. O gráfico abaixo, reproduzido da tela do monitor, registra o movimento do ar captado pelo microfone, em função do tempo, medido em milissegundos, quando se toca uma nota musical em um violino.

Consultando a tabela acima, pode-se concluir que o som produzido pelo violino era o da nota

a) dó.
b) mi.
c) sol.
d) lá.
e) si.

2009

C (UFRN 2009) De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), sons acima de 85 decibéis aumentam os riscos de comprometimento do ouvido humano. Preocupado em prevenir uma futura perda auditiva e em garantir o direito ao sossego público, um jovem deseja regular o sistema de som do seu carro, obedecendo às orientações da OMS. Para isso, ele consultou o gráfico da figura abaixo, que mostra, a partir de medições estatísticas, a audibilidade média do ouvido humano, expressa em termos do Nível de Intensidade do som, N_I, em decibéis, em função da Frequência, f, em Hertz.

Com base na figura acima e na orientação da OMS, pode-se afirmar que o jovem, para obter máxima eficácia na região da música, regulou o som do seu carro para os níveis de intensidade, N_I, e de frequência, f, respectivamente, nos intervalos

A) 20 ≤ N_I ≤ 80 e 50 ≤ f ≤ 5000.
B) 60 ≤ N_I ≤ 120 e 100 ≤ f ≤ 5000.
C) 60 ≤ N_I ≤ 80 e 100 ≤ f ≤ 5000.
D) 60 ≤ N_I ≤ 120 e 50 ≤ f ≤ 5000.