3 Onda e Som

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Onda e Som
Prof.a Dr.a Tatiana Moreira Domingues
• Tipos de Onda
• Ondas Harmônicas
• Ondas Sonoras
• Bioacústica
• Ouvido Humano
• Voz Humana
• Ondas Ultrassônicas
• Aplicações
• Ecolocalização
Plano de Aula
Onda e Som
• As ondas mecânicas são perturbações ou distúrbios que se
propagam através de meios materiais
• Por exemplo, são ondas mecânicas:
• Ondas em corda (instrumentos musicais)
• Ondas na água
• Ondas sonoras (comunicação)
Introdução
Onda e Som
• Ondas mecânicas são muito utilizadas na Medicina, Odontologia e
Biologia
• São utilizadas para tratamentos de saúde, observação interna de
organismos e pesquisas em geral
Introdução
Onda e Som
• São utilizadas como meio de comunicação por diversas espécies
• São utilizadas para detectar a presença de seres vivos ou como
elementos de orientação
Introdução
Onda e Som
• Ondas, de uma forma ampla, são distúrbios ou perturbações
transmitidos através do vácuo, meio gasoso, líquido ou sólido
• Todas as ondas transmitem energia de um ponto a outro, sem
transportar matéria
Tipos de Onda
Onda e Som
Partículas do meio vibram somente 
ao redor de suas posições, sem se 
deslocar com a onda
• Ondas luminosas são ondas eletromagnéticas, não-mecânicas →
não precisam de um meio material para sua propagação
• A luz se propaga no vácuo: SOL→ TERRA
• A luz viaja a 3x108 m/s → 7 voltas na Terra correndo em 1
segundo!!!
Tipos de Onda
Onda e Som
• Então, dependendo do meio de propagação das ondas, elas
podem ser mecânicas ou não-mecânicas
• Ondas mecânicas se propagam através de um meio material
• É possível ter onda sem mar???
• É possível produzir som no espaço???
Tipos de Onda
Onda e Som
• As ondas sonoras se propagam somente no ar???
Tipos de Onda
Onda e Som
• Ondas mecânicas podem ser classificadas em longitudinais e
transversais
• Longitudinais: perturbação (vibração) paralela à propagação –
SOM
Tipos de Onda
Onda e Som
• Ondas mecânicas podem ser classificadas em longitudinais e
transversais
• Transversais: perturbação (vibração) perpendicular à propagação –
todas as eletromagnéticas
Tipos de Onda
Onda e Som
• Os pulsos ondulatórios são perturbações de extensão limitada
(tem um princípio e um fim)
• O barulho de um tiro – pulso ondulatório acústico
• Relâmpago de luz – pulso luminoso
• A velocidade de um pulso depende das propriedades físicas do meio
Tipos de Onda
Onda e Som
SOM
Ondas progressivas/estacionárias
• A frequência refere-se ao número de cristas de mesmo
comprimento de onda que passa por um ponto em um segundo
• Recapitulando...
Tipos de Onda
Onda e Som
Hertz = Hz
l
• Ondas estacionárias são ondas de amplitude variável e nós fixos
• Recapitulando...
Tipos de Onda
Onda e Som
• Ondas estacionárias são superposições de ondas que avançam em
uma mesma direção, mas em sentidos opostos
Ondas Harmônicas
Onda e Som
Fundamental ou 1º Harmônico
• Uma onda sonora é produzida por um elemento vibrador (cristal,
corda, corda vocal) que causa variações na densidade ou pressão
do meio ao seu redor
Ondas Sonoras
Onda e Som
• Caso o meio seja o ar, ocorre a compressão e a rarefação, que se
propagam como ondas progressivas
Ondas Sonoras
Onda e Som
• Som é a sensação produzida no ouvido humano por um trem de
ondas (vários pulsos de onda)
• O som não é transmitido no vácuo!!!
• Pode se propagar nos meios:
• Sólido (corda)
• Líquido (água)
• Gasoso (ar)
Ondas Sonoras
Onda e Som
• Os sons distinguem-se uns dos outros pelas seguintes
características:
• Altura→ está ligada à frequência da onda
• Grave – ou baixo, de menor frequência
• Agudo – ou alto, de maior frequência
• Timbre→ depende dos harmônicos (os sons da voz humana são ricos em
harmônicos)
• Intensidade → está ligada à amplitude das vibrações (pressão que a
onda exerce sobre o ouvido)
Ondas Sonoras
Onda e Som
Onda e Som
Onda e Som
As intensidades sonoras são quantificadas em 
W/m2 ou em decibéis (dB)
→Limiar de audição: 10-12 W/m2 ou 0 dB
→Limiar doloroso: >1 W/m2 ou >120 dB
Onda e Som
Ressonância
• Ocorre quando um sistema físico recebe energia por meio de
excitações de frequência igual a uma de suas frequências naturais
de vibração → o sistema passa a vibrar com amplitudes cada vez
maiores
Ondas Sonoras
Onda e Som
VÍDEO
Amplificação 
do som
• A bioacústica estuda o funcionamento do sistema auditivo dos
mamíferos e humanos – análise e percepção de sensações
auditivas, cuja origem são os estímulos sonoros (ondas mecânicas)
• Esse estímulo age sobre as células do sistema auditivo, que
codificam estímulo mecânico em potencial de ação
Bioacústica
Onda e Som
• O ouvido humano é um órgão extremamente sensível, que
converte um fraco estímulo mecânico (produzido em um meio
externo) em estímulos nervosos
• O ouvido é constituído de três partes:
• Ouvido externo→ em contato com o meio externo
• Ouvido médio→ contém a membrana timpânica
• Ouvido interno→ contém a cóclea
Ouvido Humano
Onda e Som
Onda e Som
Ouvido externo:
• É nessa parte que incide o estímulo sonoro
• Consiste de um canal auditivo e de um pavilhão auricular (orelha)
• O canal tem ~0,7 cm de θ e 2,5 cm de comprimento
• O pavilhão humano é pouco efetivo se comparado ao de alguns
animais
Ouvido Humano
Onda e Som
Onda e Som
Ouvido médio:
• A membrana timpânica é o início do ouvido médio
• Essa é uma cavidade cheia de ar
• Contém três pequenos ossos: martelo, bigorna e estribo
• Os ossículos transmitem a energia sonora da membrana timpânica
ao fluido interno do ouvido através da janela oval
• A pressão aplicada sobre a janela oval é 22x a pressão aplicada no
tímpano (amplificada pelos ossículos)
Ouvido Humano
Onda e Som
Onda e Som
Ouvido interno:
• Nessa parte, a energia transportada pelo estímulo sonoro é
convertida em sinal elétrico, que será levado ao córtex auditivo
• Galeria superior da cóclea, ou rampa vestibular, comunica-se com
o ouvido médio através da janela oval
• Galeria média da cóclea, ou canal coclear, contém o órgão de Corti
• Galeria inferior da cóclea, ou rampa timpânica, comunica-se com o
ouvido médio através da janela redonda
Ouvido Humano
Onda e Som
Onda e Som
Onda e Som
Cóclea
Ouvido interno:
• Órgão de Corti → transforma uma oscilação mecânica no ouvido
interno em um sinal que pode ser processado pelo sistema
nervoso
• 1) O estímulo sonoro transmitido pelo sistema tímpano-ossicular através
da janela oval penetra na perilinfa (semelhante ao líquido extracelular,
rico em Na+) da rampa vestibular
Ouvido Humano
Onda e Som
Ouvido interno:
• Órgão de Corti → transforma uma oscilação mecânica no ouvido
interno em um sinal que pode ser processado pelo sistema
nervoso
• 2) A membrana basilar constitui a estrutura receptora auditiva que oscila
e estimula os cílios das células ciliadas e que, por sua vez, estimulam as
células nervosas
Ouvido Humano
Onda e Som
Ouvido interno:
• Órgão de Corti → transforma uma oscilação mecânica no ouvido
interno em um sinal que pode ser processado pelo sistema
nervoso
• 2) A membrana basilar constitui a estrutura receptora auditiva que oscila
e estimula os cílios das células ciliadas e que, por sua vez, estimulam as
células nervosas
Ouvido Humano
Onda e Som
Onda e Som
VÍDEO
• A produção da fala é o resultado de um conjunto de processos que
envolvem diversas partes do organismo
• A respiração proporciona a matéria-prima para a fala, resultando
em:
• Produção do som que pode ser ouvido
• Controle desse som – fonação correta
Voz Humana
Onda e Som
Fonação:
• O ar da respiração produz a vibração das cordas vocais que,
inicialmente, estão fechadas
• A frequência do som produzido pelas cordas vocais depende da
tensão e da sua massa
Voz Humana
Onda e Som
Fonação:
• A massa das cordas vocais do homem é maior que a da mulher, o
que resulta em uma frequência menor da voz masculina (mais
grave) e maior da voz feminina (mais aguda)
Voz Humana
Onda e Som
• As ondas ultrassônicas são ondas mecânicas longitudinais,cujas
frequências estão fora do campo de audibilidade dos humanos
Ondas Ultrassônicas
Onda e Som
Aplicações na Medicina:
• Informações sobre tamanho → medida de dimensões lineares ou
do volume
• Informações sobre anomalias anatômicas→ formação de imagens
e identificação de tumores
• Informações sobre função → verificação do funcionamento de
órgãos e sistemas do corpo humano
Aplicações
Onda e Som
• A ecolocalização descreve um sistema de auto-informação, no
qual o mesmo animal possui um órgão para emitir um sinal
acústico e outro órgão para receber sinais que podem ser o eco do
sinal emitido
Ecolocalização
Onda e Som
VÍDEO
1) Explique as diferenças entre ondas mecânicas e não-mecânicas, e
entre ondas transversais e longitudinais.
2) O que é uma onda sonora? Quais são suas características?
3) Explique, sucintamente, como ocorre a transmissão e a recepção
das ondas sonoras pelo ouvido.
4) Como a fala é produzida?
5) Cite exemplos de aplicações das ondas ultrassônicas.
6) O que é ecolocalização e como esse sistema opera?
Roteiro de Estudo
Onda e Som