Fenómenos do Som

 REFLEXÃO DO SOM 
A reflexão é um fenómeno do som que ocorre quando a onda é obrigada a mudar de direção, ao encontrar um obstáculo (superfície refletora - lisa, polida ou dura). Para se distinguir o som refletido do original é necessário um intervalo de tempo de 0,1 segundos.



Existem dois tipos de reflexão:
Eco: consiste em ouvir a repetição de um som que foi produzido instantes antes, a uma distância mínima de 17 metros da superfície refletora;

Reverberação: consiste em ouvir uma sensação de prolongamento do som original que parecem durar mais tempo no ouvido do que seria normal e não se consegue distinguir o som original do som refletido. Este fenómeno acontece quando a distância até à superfície refletora é inferior a 17 metros.

 REFRAÇÃO DO SOM 
A refração é um fenómeno do som que ocorre quando a velocidade de propagação da onda sofre alterações, ou seja, quando muda de meio.
Um exemplo deste fenómeno é quando um som produzido numa sala fechada chega à sala do lado. O som que se propaga no ar ao encontrar a parede sofre refração (aumenta a velocidade) e chega à sala do lado. No interior da parede o som sofre reflexão e absorção, ou seja, a intensidade do dom que chega à outra sala é menor.


 RESSONÂNCIA 
A ressonância é um fenómeno do som que ocorre quando a frequência natural de vibração de um corpo é igual ou múltipla da frequência de vibração da onda sonora, ou seja, o som é ampliado.




A caixa de ressonãncia da guitarra (que faz com que o som que as cordas produzem seja ampliado) é um exemplo deste fenómeno do som.



 ABSORÇÃO 
A absorção é um fenómeno do som onde grande parte da energia da onda sonora é absorvida por materiais isolantes como a cortiça, a esferovite, a lã e as fibras, ou seja, o som refletido é muito fraco.





A mobília desta sala absorve a energia da onda sonora pois tem espumas, fibras de vidro, tapetes, tecidos, etc.






 DIFRAÇÃO 
A difração é um fenómeno do som que está relacionado com a capacidade que o som tem de contornar obstáculos. Um exemplo deste fenómeno é quando se ouve sons que vêm de trás de um muro.

Experiências 19, 20 e 21 (1500, 1600 e 1700 visualizações)

 Som (produção, propagação e propriedades) 

 Como se produz um som? 

Material:
- Diapasão;
- Martelo;
- Copo de água;
- Régua de 50 cm.

Procedimento:
1- Tocar num diapasão com o martelo, depois colocar as hastes num copo com água e observar;
2- Repetir o procedimento, mas agora sem fazer percutir o diapasão. Observar;
3- Equilibrar uma régua sobre uma mesa, deixando uma parte da régua sem apoio, e pressionar, com a mão, a outra extremidade contra a mesa;
4- Provocar o movimento da extremidade da régua que está solta.

Conclusões:
- O que observaste quando colocaste o diapasão percutido dentro de água? E quando a régua está em movimento?
- O que observaste quando colocaste o diapasão sem estar percutido dentro de água? E quando a régua parou?

 "Apagar" o som? 

Material:
- Rádio;
- Campânula;
- Bomba de vácuo.

Procedimento:
1- Ligar o rádio e verificar se este funciona;
2- Colocar o rádio no interior da campânula e ligar a bomba de vácuo.

Conclusões:
- O que acontece ao som quando se liga a bomba de vácuo?

 Características da onda sonora e propriedades do som
Para relacionar as propriedades do som com as características da onda é necessário produzir diferentes sons. Vão utilizar-se dois diapasões diferentes e uma flauta. O som dos diapasões corresponde a um lá da escala musical. O que difere é a altura do lá.

Material:
- Osciloscópio;
- Microfone;
- Dois diapasões diferentes;
- Flauta (ou outro instrumento musical).

Procedimento:
1- Aproximar o diapasão do microfone e ligar este último ao osciloscópio;
2- Bater suavemente com o martelo no diapasão e observar o sinal registado no osciloscópio e medir o período. Determinar a frequência;
3- Repetir o procedimento 2 com o outro diapasão;
4- Repetir o procedimento 2, mas dando uma pancada mais intensa;
5- Aproximar a flauta do microfone e tocar um lá. Também podes experimentar cantar um lá.

Conclusões:
- Qual a relação entre a frequência da onda e a altura do som?
- Qual é a relação entre a amplitude da onda e a intensidade de um som?
- No caso da flauta, a onda sonora não é simples; com que propriedade do som se relaciona esta característica?

Som (o que é, propriedades e propagação)

O som é uma manifestação de energia (sonora) que produz-se por vibração dos corpos e propaga-se através de ondas sonoras. Essas ondas são mecânicas (quanto à sua natureza) e são longitudinais (quanto à direção da perturbação).

 

 PROPRIEDADES DO SOM 
Altura - propriedade que se relaciona com a frequência da onda (som grave, baixo ou grosso; som agudo, alto ou fino);
maior altura <=> maior frequência


Intensidade - propriedade que se relaciona com a frequência da onda (sons fortes ou de maior intensidade; sons fracos ou de menor intensidade);
maior intensidade <=> maior amplitude


Timbre - propriedade que permite distinguir sons que tenham a mesma altura e intensidade, mas provenientes de fontes sonoras diferentes.

 PROPAGAÇÃO DO SOM 
Como já foi dito, o som necessita de um meio material para se propagar. A sua velocidade difere de meio para meio: é mais rápida nos sólidos do que nos líquidos e é mais lenta nos gases.

V som sólido > Vsom líquido > Vsom gasoso

Além do meio onde está presente, outros fatores também influenciam a sua velocidade como a densidade, a elasticidade e a temperatura (quanto maior é a temperatura, menor é a densidade do ar e maior é a velocidade de propagação do som).

Fórmula para calcular a velocidade de propagação do som:

Unidade de base SI:
d – metro (m)
t – segundo (s)
v – metro por segundo (m/s)

Ondas


Uma onda é a propagação de uma perturbação num meio material ou não. Uma onda transporta energia e não transporta matéria.





 CLASSIFICAÇÃO DE ONDAS 
– Quanto à sua natureza:
Ondas Mecânicas: ondas que se propagam num meio material.
ex: ondas do mar, ondas sonoras, ondas sísmicas.
Ondas Eletromagnéticas: ondas que não precisam de um meio material para se propagarem; propagam-se no vazio (ou no vácuo).
ex: ondas luminosas, ondas rádio, microondas, ondas ultra-violetas.

– Quanto à direção da perturbação:
Ondas Longitudinais: a direção da perturbação é igual à da propagação da onda. ex: som (ondas sonoras).

Ondas Transversais: a direção da perturbação é perpendicular à direção da propagação da onda. ex: luz (ondas luminosas).


Onda periódica: as suas características repetem-se no espaço e ao longo do tempo.

Onda não periódica: as suas características vão sendo irregulares.


 CARACTERÍSTICAS DE UMA ONDA PERIÓDICA 








f ---> frequência (nº de vibrações ou nº de ciclos por segundo)
unidade de frequência: hertz (Hz)
f = 1/T

T ---> período (tempo necessário para se completar um ciclo)

unidade do SI: segundo (s)
T = 1/T

f = 1/T <=> f x T = 1 <=> T = 1/f

Experiências 17 e 18 (1300 e 1400 visualizações)

Mecanismos de Transferência de Energia sob a forma de Calor

 Condução 
Material:
- Suporte universal;            - Régua;
- Barra de madeira;            - Barra metálica;
- Copo de precipitação;     - Placa de aquecimento;
- Água;                              - Cronómetro.
- Velas de cera;

Procedimento:

1- Executar a montagem, semelhante à da imagem, as velas devem distar cerca de 10 cm umas das outras;
2- Ligar a placa de aquecimento;

3- Quando a água começar a ferver ligar o cronómetro;
4- Registar os instantes em que as velas caem;
5- Executar agora a montagem com a barra de madeira e proceder de modo semelhante;
6- Terminar esta experiência quando se tiver ultrapassado o tempo total da experiência com a barra metálica.

Conclusões:
- Qual é a ordem em que caem as velas?
- Porque razão a última vela também cai?
- Em que material ocorre mais rapidamente a transferência de calor?


 Convecção 
Material:
- Balão de fundo plano;      - Água;
- Lamparina;                     - Triângulo de porcelana;
- Fósforos;             - Pequenos cristais de permanganato
- Tripé;                   de potássio;

Procedimento:
1- Executar uma montagem semelhante à da figura do lado;
2- Colocar o cristais de permanganato de potássio no fundo do balão e adicionar a água lentamente;

3- Acender a lamparina e observar.

Conclusões:
- O que acontece aos cristais de permanganato de potássio pouco depois de se iniciar o aquecimento?
- O que causou o movimento dos cristais de permanganato de potássio?



Mecanismos de Transferência de Energia sob a forma de Calor


Aquecimento de uma barra devido
à Condução Térmica
 CONDUÇÃO (sólidos) 
É um processo de tranferência de calor por contacto direto. A condução dá-se quando as partículas com maior agitação (temperatura mais elevada) colidem com as partículas com menor agitação (temperatura mais baixa), transferindo energia térmica.
A condução acontece principalmente nos sólidos porque a ligação entre as partículas é mais forte: estão mais perto umas das outras, colidem mais facilmente e a energia é transferida ao longo do material.
O metal é um bom condutor térmico, mas a lã, a madeira e a cortiça já são maus condutores térmicos.

Correntes de Convecção
numa chaleira devido ao seu aquecimento
 CONVECÇÃO 
(líquidos e gases)
É um processo de transferência de calor conseguido à custa do transporte de matéria. Neste processo, o fluido mais quente torna-se menos denso e sobe e o fluido mais frio, mais denso, desce. A estes movimentos dá-se o nome de correntes de convecção, que quando a temperatura fica uniforme, param.
Um exemplo de correntes de convecção são as brisas: o ar quente a subir e o ar frio a descer criam-nas.

Experiência 16 (1200 visualizações)

Transferência de calor entre corpos a temperaturas diferentes

Material:
- 2 termómetros;
- Gobelé pequeno com 100 mL de água aquecida (gobelé A);
- Gobelé grande com 100 mL de água à temperatura ambiente (gobelé B);
- 1 cronómetro.
Procedimento:
1- Medir a temperatura inicial da água, em ambos os gobelés;
2- Registar os valores lidos;
3- Colocar o gobelé pequeno dentro do gobelé grande (em contacto);
4- Ligar o cronómetro;
5- De 1 em 1 minuto ler e registar os valores da temperatura da água, em ambos os gobelés.

Conclusão:
- Como varia a temperatura em função do tempo para a água em cada um dos gobelés?
- Qual é a fonte, o recetor e a forma de energia transferida?

Extras para a realização da atividade experimental:







Temperatura e Calor

 TEMPERATURA 
É uma grandeza física que se relaciona com o grau de agitação das partículas, ou seja, com a energia cinética média das partículas. Mede-se com termómetros e a unidade no Sistema Internacional (SI) é o Kelvin (K), mas é mais utilizado os graus Celsius (°C) ou os graus Fahrenheit (ºF).
> agitação  > Ec média  > temperatura
< agitação  < Ec média < temperatura

 CALOR 
É a medida de energia térmica transferida entre corpos a temperaturas diferentes. Quando os dois corpos a temperaturas diferentes entram em contacto, há uma troca de calor entre eles, até ficarem à mesma temperaturas (equilíbrio térmico). O calor passa do corpo com a temperatura mais alta para o corpo com a temperatura mais baixa.
Transferência de Calor entre dois corpos a
temperaturas diferentes (temperatura elevada e baixa)