Ondas Sonoras
Ondas Sonoras
Acústica
Acústica 
Parte da física que estuda o som e suas diversas manifestações. Mais especificamente,
acústica física estuda a parte material do fenômeno sonoro, enquanto a psicoacústica trata da percepção do fenômeno sonoro pelos sentidos.
A ondulatória é a parte da física que estuda os fenômenos que se apresentam em formas de ondas e, como o som é resultado da percepção de distúrbios das moléculas de um meio em um certo espaço de tempo, esses distúrbios, por sua vez, apresentam-se em forma de ondas em sua propagação pelo meio, e são denominados de ondas sonoras.
Ondas sonoras
As ondas de pressão que caracterizam o som, denominadas ondas sonoras são ondas mecânicas (necessitam de um meio material para se propagar) longitudinais (a direção de vibração coincide com a direção de propagação).
Não se propagam no vácuo (não tem meio material para sua propagação).
São produzidas por qualquer movimento vibratório e expandem-se no espaço (três dimensões) por
meio de compressões e rarefações, até chegarem aos nossos ouvidos, onde os tímpanos, por
ressonância, são induzidos a vibrar com a mesma freqüência da fonte e nos causam a sensação fisiológica do som.
A faixa média de freqüências audíveis para um ouvido humano normal varia de 20Hz até 20.000Hz.
Ondas com freqüências inferiores a 20Hz são os infra-sons e superiores a 20.000Hz são os ultra-sons. 
As ondas infra-sônicas e ultra-sônicas não são audíveis pelo ouvido humano, mas existem animais (toupeira e elefante, por exemplo) que são de captar os infra sons, conseguindo ouvir as ondas dos tremores de terra (poucos Hz).
Já os ultra-sons podem ser ouvidos por certos animais como morcego (até 160.000 Hz), o cão e o
gato (até 40.000 Hz) e também utilizados na medicina (ecocardiografia, ultra-sonografia obstétrica, etc) .
Velocidade do som
A maioria dos sons chega ao ouvido transmitido pelo ar, (meio de transmissão), que, quanto mais denso é melhor transmissor, pois as moléculas estão mais próximas transmitindo melhor a energia de umas para as outras.
Por esse motivo, a velocidade do som nos sólidos é maior do que nos líquidos que por sua vez é maior que nos gases. 
A velocidade de propagação do som num dado meio depende da temperatura em que esse meio se encontra.
Assim, verifica-se um aumento na velocidade de propagação do som num dado meio quando a temperatura do mesmo aumenta (maior agitação das partículas).
Isso ocorre na gama de temperaturas próximas à temperatura ambiente.
Veja na tabela que, por exemplo, a velocidade do som no ar a 0oC (331 m/s) é menor que a no ar a 15oC (340 m/s).
Comparação entre a velocidade do som e a velocidade da luz
Equação fundamental da ondulatória para uma onda sonora
Devido à sua natureza longitudinal, o som não pode ser polarizado, mas como em qualquer onda sonora, podem ocorrer os demais fenômenos, como difração, reflexão, refração, interferência e efeito Doppler.
Reflexão do som
A reflexão do som é um fenômeno que ocorre quando o som que estava se propagando num meio,
atinge uma superfície refletora e retorna ao meio de origem.
Esse fenômeno dá origem ao eco e a reverberação.
Eco
O eco é um fenômeno em que conseguimos ouvir nitidamente um som refletido por obstáculos refletores, uma ou mais vezes sucessivas.
Nosso ouvido só consegue distinguir dois sons sucessivos num intervalo de tempo igual ou maior que 0,10 segundos.
Sendo a velocidade do som no ar de 340m/s, temos que V = ΔS/Δt 340=ΔS/0,1 ΔS=34m (ida e volta).
Assim, uma pessoa consegue ouvir o eco de sua própria voz se estiver afastada do obstáculo refletor de, no mínimo, 17m.
Reverberação
Reverberação ocorre quando o som direto e refletido se superpõe chegando juntos ao ouvido, o
que ocorre quando a superfície refletora estiver a uma distância menor que 17m da fonte emissora.
Os sons diminuem ou aumentam de intensidade e ficam indistintos, pois chegam muitas reflexões ao ouvinte e ele não consegue distinguir umas das outras.
Sonar
Sonar trata-se de um dispositivo que emite ultra-sons, que chegam aos objetos, sofrem reflexão e captam os ecos, permitindo localiza-los através da medida do tempo entre a emissão e a recepção do som sendo conhecida a velocidade de propagação do som na água.
Muito utilizado na orientação da navegação fornecendo o perfil do fundo do mar, na localização de cardumes.
Para se obter imagens das partes externas e internas de qualquer objeto (navios, submarinos, etc) imersos no fundo do mar,deve-se utilizar o som através do ultra som enviado pelo sonar o som consegue passar pela superfície dos sedimentos, penetrando nas mesmas, e conseguir
definir a geometria das camadas internas através dos ecos, que chegam em instantes diferentes ao receptor na superfície, conseguindo assim uma figura em 3D do elemento naufragado.
A luz não é conveniente, já que é atenuada (refletida ou absorvida) nas primeiras camadas iniciais dos sedimentos, não conseguindo penetrar nos mesmos, e seriam visualizadas apenas os formatos superficiais dos sedimentos.
O mesmo acontece quando você quer estudar as partes internas de metais (estrutura dos materiais).
Radar
Radar funciona como o sonar, mas em vez de ondas ultra-sônicas, emite ondas
eletromagnéticas que são refletidas por objetos distantes, permitindo assim, sua localização.
Ecografia ou ultra-sonografia
Ecografia ou ultra-sonografia é um método diagnóstico que permite, através do eco, ver os movimentos produzidos pelos
diversos órgãos do interior do organismo.
Quando o ultra-som é colocado, através do transdutor, sobre a pele do paciente, os sons por ele emitidos refletem-se nos órgãos ou estruturas internas e retornam como ecos, que são sons que o transdutor modifica eletronicamente e os transforma em imagens.
O que você deve saber, informações e dicas
Entender as informações acima sobre eco, reverberação, sonar, radar e ultra-sonografia.
Ondas sonoras 
são ondas mecânicas (necessitam de um meio material para se propagar) longitudinais (a direção de vibração coincide com a direção de propagação).
Não se propagam no vácuo
A faixa média de freqüências audíveis para um ouvido humano normal varia de 20Hz até 20.000Hz.
Ondas com freqüências inferiores a 20Hz são os infra-sons e superiores a 20.000Hz são os ultra-sons.
As ondas infra-sônicas e ultra-sônicas não são audíveis pelo ouvido humano, mas existem animais (toupeira e elefante, por exemplo) que são de captar os infra sons, conseguindo ouvir as ondas dos tremores de terra (poucos Hz).
Já os ultra-sons podem ser ouvidos por certos animais como morcego (até 160.000 Hz), o cão e o
gato (até 40.000 Hz) e também utilizados na medicina (ecocardiografia, ultra-sonografia obstétrica, etc) .
Comparação entre a velocidade do som e a velocidade da luz
Equação fundamental da ondulatória para uma onda sonora
A freqüência é característica da onda. Se a fonte é a mesma, a freqüência da onda é a mesma da fonte, independente do meio onde ela estiver se propagando.
Eco fenômeno em que conseguimos ouvir nitidamente um som refletido por obstáculos refletores, uma ou mais vezes sucessivas.
Nosso ouvido só consegue distinguir dois sons sucessivos num intervalo de tempo igual ou maior que 0,10segundos. Assim, uma pessoa consegue ouvir o eco de sua própria voz se estiver afastada do obstáculo refletor de, no mínimo, 17m.
Alguns exercícios interessantes para que você possa observar e entender a resolução:
01- (UNESP-SP) Nas últimas décadas, o cinema tem produzido inúmeros filmes de ficção científica com cenas de guerras espaciais, como Guerra nas estrelas.
Com exceção de 2001, uma odisséia no espaço, essas cenas apresentam explosões com estrondos impressionantes, além de efeitos luminosos espetaculares, tudo isso no espaço interplanetário.
a) Comparando Guerra nas estrelas, que apresenta efeitos sonoros e explosão, com 2001, uma odisséia no espaço, que não os apresenta, qual deles está de acordo com as leis da física? Justifique.
b) E quanto aos efeitos luminosos que todos apresentam? Justifique.
Resolução:
a) 2001, Uma odisséia no espaço, está de acordo com as leis da física, pois o som não se propaga no vácuo do espaço interplanetário.
b) Os dois estão corretos, pois a luz se propaga no vácuo.
02– (ITA-SP) Mediante um processo eletromecânico percute-se um gongo a cada 0,5s. Uma pessoa parada bem próxima ao gongo vê e ouve as batidas simultaneamente. Afastando-se um pouco do gongo, ela passa a ouvir o som um pouco depois de sua batida; entretanto, quando a pessoa estiver afastada uma distância de 172m do gongo, novamente som e imagem se tornam simultâneos. 
Determine a velocidade do som nas condições da experiência.
Resolução:
Quando, novamente, som e imagem forem simultâneos, a pessoa estará ouvindo o som da pancada anterior, que estará percorrendo a distância de 172m em 0,5 s.
V = ΔS/Δt V=172/0,5 V = 344 m/s.
03- (MACKENZIE-SP) Um ferreiro golpeia, com a marreta, uma lâmina de ferro, em ritmo uniforme, a cada 0,9 s.
Um observador, afastado desse ferreiro vê, com um binóculo, a marreta atingir o ferro e ouve o som das batidas simultaneamente.
A velocidade do som, nas condições do local, é 330m/s. Calcule a menor distância entre o ferreiro e o observador.
Resolução:
O som chega ao observador com atraso e som e imagem serão simultâneos quando o atraso for um múltiplo do período das marteladas, ou seja, a cada 0,9s, 1,8s, 2,7s, etc.
No caso, a menor distância ocorre com um atraso de Δt = 0,9 s.
V = ΔS/Δt 330 = ΔS/0,9 ΔS = 297 m.
04- (FUVEST-SP) Um alto-falante emite um som cuja freqüência F, expressa em Hz, varia em função do tempo t na forma F(t) = 1.000 + 200t.
Num dado momento, o alto-falante está emitindo um som com uma freqüência F1 = 1.080 Hz.
Nesse mesmo instante, uma pessoa P, parada a uma distância D = 34 m do alto-falante, está ouvindo um som com freqüência F2, aproximadamente, igual a quantos Hz? (velocidade do som no ar = 340 m/s)
Resolução:
Cálculo do instante em que o alto-falante está emitindo o som de freqüência F1 = 1.080 Hz
F(t) = 1000 + 200t 1080 = 1000 + 200t t1 = 0,4 s.
Cálculo do intervalo de tempo que qualquer som com V = 340 m/s emitido pela fonte demora para chegar à pessoa P que está a D = 34 m da fonte V = ΔS/Δt 340 = 34/Δt Δt = 0,1s.
Assim, o som que está sendo ouvido pela pessoa no instante t1 = 0,4s foi emitido pela fonte no instante to = t1 – ∆t = 0,4s – 0,1s = 0,3s.
A freqüência desse som é dada por f = 1000 + 200 . 0,3 F = 1000 + 200.0,3 F2 = 1.060 Hz.