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Som

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O som são flutuações na densidade de um gás, líquido ou sólido que são capazes de se propagar no meio.

>Modelo

ID:(385, 0)



Mecanismos

Conceito

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Código
Conceito

Mecanismos

ID:(15457, 0)



Soar

Descrição

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O som é descrito como flutuações nas densidades das partículas dentro do meio pelo qual se propaga. Essas flutuações são características do som, seja ele em gases, líquidos ou sólidos.

ID:(515, 0)



Geração de som

Descrição

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O som é produzido quando uma superfície se move, aumentando ou diminuindo o volume de gás.

No primeiro caso, as moléculas ao redor ocupam o novo espaço, criando uma zona de menor densidade do ar que será preenchida por outras moléculas vizinhas.

No segundo caso, as moléculas ao redor são comprimidas, resultando em um deslocamento para regiões de menor densidade.

Ambas as mudanças levam à propagação de reduções ou aumentos na densidade, o que corresponde a uma onda sonora.

ID:(1670, 0)



Movimento de moléculas

Descrição

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A oscilação de uma molécula devido a uma onda sonora pode ser descrita em termos de sua posição e velocidade.

Se ambas forem representadas como arestas em um gráfico, pode-se observar uma trajetória elíptica. Nos pontos extremos verticais, a partícula atinge velocidade máxima, sendo positiva em uma extremidade (movendo-se da esquerda para a direita) e negativa na outra extremidade (movendo-se da direita para a esquerda). Nos pontos extremos horizontais, encontra-se a amplitude, sendo que o ponto da esquerda indica um valor mínimo e o ponto da direita indica um valor positivo.

Da mesma forma, essas oscilações podem ser representadas como uma função de tempo ($t$). Se partirmos de um ponto onde ($$) é inicialmente negativo e máximo, a velocidade é descrita por uma função seno, enquanto la tempo ($x$) é descrita por uma função cosseno que inicialmente tem uma amplitude negativo. Porém, esta escolha é arbitrária, pois o ciclo pode começar a partir de qualquer outro ponto, por exemplo, quando a amplitude é inicialmente zero, como é o caso quando a onda sonora chega. Neste último caso, a posição é modelada com uma função senoidal.

ID:(3187, 0)



Propagação do som

Descrição

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O som é gerado quando uma superfície se move, aumentando ou diminuindo o volume de um gás circundante.

Uma vez que ocorre uma variação de densidade/pressão, ela se propaga com a velocidade da onda ($c$):



Por essa razão, somos capazes de ouvir o som produzido por um alto-falante.

É importante reconhecer:

O som requer um meio no qual ocorra variação de densidade/pressão, seja ele gás, líquido ou sólido. Portanto, o som não pode se propagar no vácuo.

ID:(11795, 0)



Modelo

Conceito

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Variáveis

Símbolo
Texto
Variáveis
Unidades
$\lambda$
lambda
Comprimento de onda
m
$\nu$
nu
Frequência
Hz
$\omega$
omega
Frequência angular
rad/s
$T$
T
Período
s
$x$
x
Tempo
m
$t$
t
Tempo
s
$u$
u
Velocidade da molécula
m/s

Parâmetros

Símbolo
Texto
Variáveis
Unidades
$\pi$
pi
Pi
rad
$c$
c
Velocidade da onda
m/s


Parâmetro selecionado

Símbolo
Variáveis
Valor
Unidades
Valeur MKS
Unidades MKS

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Equação

#
Equação

$ c = \lambda \nu $

c = lambda * nu


$ c = \displaystyle\frac{ \lambda }{ T }$

c = lambda / T


$ \nu =\displaystyle\frac{1}{ T }$

nu =1/ T


$\omega=2\pi\nu$

omega =2* pi * nu


$ u = a \omega $

u = a * omega


$ x = a \cos( \omega t )$

x = a * cos( omega * t )

ID:(15452, 0)



Oscilação de moléculas

Equação

>Top, >Modelo


O movimento médio gerado pela onda sonora corresponde a uma oscilação em torno da posição original da molécula.

Essa oscilação pode ser descrita usando uma função trigonométrica que envolve uma amplitude $a$, uma frequência angular $\omega$ e o tempo $t$.

A oscilação é descrita da seguinte maneira:

$ x = a \cos( \omega t )$

$\omega$
Frequência angular
$rad/s$
$x$
Tempo
$m$
$t$
Tempo
$s$

ID:(3392, 0)



Frequência

Equação

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La frequência ($\nu$) corresponde ao número de vezes que ocorre uma oscilação em um segundo. Já La período ($T$) é o tempo que uma única oscilação leva. Portanto, o número de oscilações por segundo é:

$ \nu =\displaystyle\frac{1}{ T }$

$\nu$
Frequência
$Hz$
$T$
Período
$s$

A frequência é indicada em Hertz (Hz).

ID:(4427, 0)



Velocidade das moléculas

Equação

>Top, >Modelo


Se observarmos o diagrama de velocidade versus posição, podemos interpretar a oscilação como um movimento circular nesse diagrama. Nesse caso, podemos estimar ($$) como o perímetro, que é a distância percorrida dividida pelo tempo decorrido, que é La período ($T$). Se ($$) for o raio, então com la frequência angular ($\omega$):

$u=\displaystyle\frac{2\pi a}{T}=a\omega$



Isso significa que ($$) é:

$ u = a \omega $

$\omega$
Frequência angular
$rad/s$
$u$
Velocidade da molécula
$m/s$

ID:(3395, 0)



Comprimento da onda e velocidade da onda

Equação

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La velocidade da onda ($c$) é uma velocidade, o que significa que é igual a uma extensão, como la comprimento de onda ($\lambda$), dividida pelo tempo que uma oscilação leva para avançar, ou seja, ($$). Portanto, temos:

$ c = \displaystyle\frac{ \lambda }{ T }$

$\lambda$
Comprimento de onda
$m$
$T$
Período
$s$
$c$
Velocidade da onda
$m/s$

ID:(12378, 0)



Velocidade, comprimento e frequência da onda

Equação

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La concentração molar ($c$) é uma velocidade, o que significa que é igual a uma extensão, como o comprimento da onda sonora ($\lambda$), dividida pelo tempo que uma oscilação leva para avançar. Como o inverso do tempo é La frequência ($\nu$), temos:

$ c = \lambda \nu $

$\lambda$
Comprimento de onda
$m$
$\nu$
Frequência
$Hz$
$c$
Velocidade da onda
$m/s$

La concentração molar ($c$) com o comprimento da onda sonora ($\lambda$) e la período ($T$) é expresso como

$ c = \displaystyle\frac{ \lambda }{ T }$



e pode ser reescrito com la frequência ($\nu$) como

$ \nu =\displaystyle\frac{1}{ T }$



assim, obtendo a relação

$ c = \lambda \nu $

ID:(12384, 0)