Síntese
Definição da energia do som e respectiva forma de calcular. Definição de intensidade de uma onda.
Palavras-chave
- Energia
- Energia do Som
- Energia Sonora
- Intensidade de uma onda
Objectivos de aprendizagem
A aprendizagem neste tópico envolve os seguintes objectivos:
- Compreender o que é a energia do som e como se calcula;
- Compreender o conceito de intensidade de uma onda.
Pré-requisitos
Os seguintes conhecimentos são essenciais para a compreensão deste tópico:
Ondas de som
As ondas de som são ondas longitudinais que viajam através de qualquer meio material, com uma velocidade que depende das propriedades do meio. Correspondem a oscilações da densidade e pressão do meio, ao longo da direcção de propagação.
Imaginemos um pistão que se move dentro de um tubo contendo gás.
Quando o pistão se desloca na direcção do gás, comprime o gás no interior do tubo, provocando um aumento da pressão e densidade acima dos valores normais.
Quando o pistão se afasta, expande o gás, com efeito oposto.
Ao oscilarmos o pistão, produzem-se ondas de som, que consistem numa propagação das zonas de compressão, seguidas das zonas de rarefacção (semelhante ao deslocamento das ondas do mar). Ambas as zonas de compressão e rarefacção, que formam a onda sonora, se movem à velocidade do som no meio em que se propagam.
Se o pistão oscilar sinusoidalmente, produzir-se-ão ondas de som sinusoidais continuamente, correspondentes à oscilação sinusoidal de elementos do meio envolvente (tal como acontece com uma mola). Se s(x,t) for a posição de um elemento relativa à sua posição de equilíbrio, podemos expressar a posição como (ver tópico sobre função de onda):
A oscilação dos elementos do meio afectado pelo pistão provoca uma variação de pressão, que pode ser modelada como:
onde k é o número de onda,
ω é a frequência angular do pistão,
x a coordenada de posição na direcção de propagação,
t é o instante de tempo
e smax é a posição máxima relativa à posição de equilíbrio, correspondente à ampitude máxima de oscilação do pistão.
A variação máxima de pressão é dada por:
onde P é a densidade do meio, v a velocidade de propagação do som.
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