PROPAGAÇÃO DE ONDAS PROPAGAÇÃO DE ONDAS
José Flávio FeiteiraJosé Flávio Feiteira
Universidade Federal FluminenseUniversidade Federal FluminensePolo Universitário de Volta Redonda - PUVRPolo Universitário de Volta Redonda - PUVR
Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica de Volta Redonda - EEIMVREscola de Engenharia Industrial Metalúrgica de Volta Redonda - EEIMVRDepartamento de Engenharia Mecânica - VEMDepartamento de Engenharia Mecânica - VEM
PROPAGAÇÃO DE ONDAS PROPAGAÇÃO DE ONDAS MECÂNICAS MECÂNICAS
ELETROMAGNÉTICASELETROMAGNÉTICAS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORASPROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORASPROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS
Fonte / meio / receptorFonte / meio / receptor
FreqüênciaFreqüência
Propriedades Físicas do Som - Freqüência
Faixa ou banda audível
Hz
Infra-sons
20 20.000
Ultra-sons
SOM
Propriedades Físicas do Som - Freqüência
Faixa ou banda audível
Hz20 20k
10 100 1000 10000
Sons graves500 4k
Médios Agudos
Propriedades Físicas do Som - Freqüência
Animal Limite inferior
Limite superior
Gatos 10 Hz 60 kHz
Cães 15 Hz 50 kHz
Morcegos 10 kHz 120 kHz
Golfinhos 10 kHz 240 kHz
Atenuação no ar
Função de f
Atenuação na água
PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORASPROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS
E
c fc
PROPAGAÇÃO DE ONDAS PROPAGAÇÃO DE ONDAS
DIRETIVIDADE DA FONTEDIRETIVIDADE DA FONTE
Diretividade
PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORASPROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS
ONDAS LONGITUDINAISONDAS LONGITUDINAIS
Movimento Ondulatório
Propagação Longitudinal:
PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORASPROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORASPROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS
ONDAS TRANSVERSAISONDAS TRANSVERSAIS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS PROPAGAÇÃO DE ONDAS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS PROPAGAÇÃO DE ONDAS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS PROPAGAÇÃO DE ONDAS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS PROPAGAÇÃO DE ONDAS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS PROPAGAÇÃO DE ONDAS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS PROPAGAÇÃO DE ONDAS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS PROPAGAÇÃO DE ONDAS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORASPROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS
VórticesVórtices
Perigo
Uma ponte nos Estados Unidos desabou quando entrou em ressonância pelo efeito do vento. A ponte sobre o Estreito de Tacoma, logo após ser liberada ao tráfego, começou a balançar sempre que o vento soprava um pouco mais forte. No dia 7 de Novembro de 1940 aconteceu a ressonância.
Efeito DOPPLEREfeito DOPPLER
\Applets\ph11br\dopplereff_br.htm
PROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORASPROPAGAÇÃO DE ONDAS SONORAS
Propagação de Ondas
Resolvendo problemas no mar (profundidade)
Propagação de Ondas
Resolvendo problemas no mar
(pesca, tipo de fundo, há submarino? há petróleo ?)
Propagação de OndasResolvendo problemas mecânicos: (qual o defeito ?)
O sensor gera um sinal
proporcional à aceleração
vibratória a(t)
dttavelocidade )(
dtvelocidadeposicão
Propagação de Ondas
Resolvendo problemas em medicina (há bebê ?, há cálculos ?)
Equação da Onda
2
2
22
2 1
t
y
cx
y
)sen(),(: 0 wtkxytxySolução
TONS PUROS via MatLab
Jean Baptiste Fourier (1768 – 1830)
Física Acústica
Propriedades Físicas do Som - Timbre e espectro
Tom puro(senoide)
F1
Amplitude
Freqüência
Onda quadrada
F1
Amplitude
Freqüência
F2 F3 F4 F5
Física Acústica
Propriedades Físicas do Som - Timbre e espectro
Onda complexa
F1
Amplitude
Freqüência
Física Acústica
Propriedades Físicas do Som - Densidade Espectral
A Densidade espectral apresenta a energia do fenômeno vibratório em função da freqüência. O gráfico de densidade espectral mostra a energia da onda sonora para cada freqüência discreta ou banda de freqüência.
Física Acústica
Propriedades Físicas do Som - Densidade Espectral
freqüência
Energia/freqüência
Física Acústica
Analisador de espectro sonoro:
LAV
Propriedades Físicas do Som - Ruído
A definição de ruído é um tanto ambígua. De um modo geral pode ser definida como um som indesejável. Assim vamos apresentar duas definições para o ruído :Definição Subjetiva : Ruído é toda sensação auditiva desagradável ou insalubre.
Definição Física : Ruído é todo fenômeno acústico não periódico, sem componentes harmônicos definidos.
Física Acústica
Propriedades Físicas do Som - Ruído
Amplitude
freqüência
freqüência
Amplitude
Física Acústica
Fim.Fim.
2.1 Transformada de Fourier (Continuação)
2.2 Transformada de Fourier
Exemplos de Utilidades
Análise de ruídos (Sons) Tratamento de imagens (Satélite) Estatística (Produção Industrial) Flutuações nos preços (Bolsa de Valores)
2.3 Transformada de Fourier
Integral de Fourier
Inversa da Integral de Fourier
2.4 Transformada de Fourier
Análise Computacional do Sinal Via FT
Processamento Digital de Sinais (DSP): consiste em trabalhar sinais de forma a alterá-los, codificá-los ou decodificá-los
Conversor Analógico-Digital (ADC): responsável
pela conversão do sinal
2.5 Transformada de Fourier
Discretização do Sinal (via impulsos unitários)
3. Transformada Discreta de Fourier (DFT)
Modificação da Integral de Fourier (substitui integrais por somatórios)
Válido somente para sinais periódicos
5.1 Partes Integrantes do Projeto
Interface com usuário Foram utilizados os recursos gráficos do Matlab
Propriedades Físicas do Som - Intensidade
Portanto, o número de decibels (dB) nada mais é que aquele expoente da
relação das intensidades físicas, multiplicado por 10
Física Acústica
LAV
Alexander Grahan Bell
Propriedades Físicas do Som - Intensidade
A intensidade sonora medida em decibels é definida como Nível de
Intensidade Sonora (NIS) ou Sound Intesity Level (SIL), em inglês
Intensidade Sonora Watts / cm 2
Nível de Intensidade Sonora - NIS - decibels (dB)
Física Acústica
Propriedades Físicas do Som - Intensidade
O decibel não é uma unidade de medida, mas apenas uma escala.
O plural de decibel é decibels.
O termo "decibeis" é errado, embora tenha se tornado de uso popular
Física Acústica
Propriedades Físicas do Som - Intensidade
Matematicamente podemos escrever :
IIREF
log10 .=NIS [dB]
W/cm2
10-16 W/cm2
Física Acústica
Propriedades Físicas do Som - Intensidade
Aparelho de som com 20 Watts, digamos que reproduza 60 dB de nível de intensidade sonora no ambiente.
Com 40 W, o mesmo aparelho reproduzirá 63 dB, e com 80 W, 66 dB.
Se um avião à jato produz perto de 140 dB de NIS,
dois aviões idênticos produzirão 143 dB.
Física Acústica
Propriedades Físicas do Som - Intensidade
Na escala em decibels, o dobro de 70 dB é 73 dB, assim como o dobro de 120 dB é 123 dB.
A metade de 90 dB é 87 dB, assim como a metade 150 dB é 147 dB.
Se uma máquina produz 60 dB, mil máquinas idênticas produzirão 90 dB.
Se um operário trabalha 8 horas/dia num ambiente com 100 dB de ruído, se ele trabalhar apenas 4 horas/dia ele estaria exposto, em média a 97 dB.
Física Acústica
Física Acústica
Faixa de
Conversação
dB(A)
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Barulho das folhas na brisa
Ruído em um estúdio de rádio
Quarto de dormir à noite
Ruído em uma biblioteca
Som em uma sala de estar
Escritório
Voz humana (normal)
Voz humana (alta)
Ruído do tráfego urbano
Ruído do metrô
Oficina Mecânica
Serra circular
Buzina de automóvel
Trovão forte
Martelete pneumático
Avião a jato na pista
Limite do desconforto
Limite da dor
Limite da percepção
150Física Acústica
Rio de Janeiro 18/07/2007