Energia sonora: características, tipos, usos, vantagens, exemplos

A energia sonora é uma forma de energia que se propaga por meio de ondas sonoras, geradas a partir de vibrações de corpos. Essas ondas sonoras possuem características como frequência, amplitude, velocidade e intensidade, que determinam a sua qualidade e potência.

Existem diversos tipos de energia sonora, como a energia acústica, ultra-som e infrassom, cada uma com suas particularidades e aplicações específicas. A energia sonora é amplamente utilizada em diversos setores, como na comunicação, entretenimento, medicina, indústria e até mesmo na geração de energia elétrica.

Entre as vantagens da energia sonora estão a sua capacidade de se propagar em diferentes meios, alcançar longas distâncias, ser facilmente controlada e ter baixo impacto ambiental. Alguns exemplos de usos da energia sonora incluem sistemas de som, ultrassom para diagnósticos médicos, sonares para localização de objetos submersos e até mesmo na geração de energia por meio de turbinas eólicas.

Em resumo, a energia sonora é uma forma de energia versátil e essencial em diversas aplicações do nosso dia a dia, demonstrando a importância e variedade de usos dessa forma de energia.

Características da energia sonora: o que você precisa saber sobre esse fenômeno acústico.

A energia sonora é uma forma de energia que se propaga através de ondas sonoras. Ela é gerada a partir da vibração de corpos sonoros, como instrumentos musicais, cordas vocais, entre outros. A seguir, vamos destacar algumas características, tipos, usos, vantagens e exemplos da energia sonora.

Características da energia sonora:

A energia sonora é uma forma de energia mecânica que se propaga através de meios materiais, como o ar, a água e os sólidos. Ela é caracterizada pela sua frequência, intensidade e timbre. A frequência está relacionada com a altura do som, a intensidade com a amplitude das ondas sonoras e o timbre com a qualidade do som.

Além disso, a energia sonora pode ser refletida, absorvida ou difratada pelos objetos que encontra no seu caminho. Essas propriedades acústicas são fundamentais para a percepção e comunicação sonora entre os seres vivos.

Tipos de energia sonora:

Existem diferentes tipos de energia sonora, como a energia cinética do som (relacionada com a vibração das partículas do meio), a energia potencial do som (armazenada em corpos sonoros) e a energia térmica do som (relacionada com o aumento da temperatura causado pela absorção das ondas sonoras).

Usos da energia sonora:

A energia sonora tem uma grande variedade de usos, desde a comunicação verbal e musical até aplicações na indústria, medicina e tecnologia. Ela é utilizada em sistemas de sonorização, ultrassom, diagnósticos médicos, entre outros.

Vantagens da energia sonora:

Uma das principais vantagens da energia sonora é a sua capacidade de se propagar em diferentes meios, possibilitando a comunicação e detecção de objetos à distância. Além disso, ela é uma fonte de energia limpa e renovável, contribuindo para a redução do impacto ambiental.

Exemplos de energia sonora:

Alguns exemplos de energia sonora são o som emitido por um instrumento musical, a voz humana, o ruído de um motor, a música reproduzida por um alto-falante, entre outros. Esses são apenas alguns dos muitos exemplos que demonstram a diversidade e importância da energia sonora em nosso dia a dia.

Tipos de energia sonora: conheça as diferentes formas de sons e vibrações.

A energia sonora é uma forma de energia que está presente em nosso dia a dia, proveniente da vibração de corpos que geram ondas sonoras. Existem diferentes tipos de energia sonora, cada um com características específicas e usos distintos.

Os principais tipos de energia sonora são:

1. Som audível: é o tipo de energia sonora que pode ser percebido pelo ouvido humano, geralmente com frequências entre 20 Hz e 20 kHz. É o tipo mais comum de energia sonora e é utilizado em diversas aplicações, como música, comunicação e alarmes.

2. Ultrassom: é uma forma de energia sonora com frequências acima do limite audível pelo ouvido humano, acima de 20 kHz. É utilizado em aplicações médicas, industriais e de limpeza.

3. Infrassom: é uma forma de energia sonora com frequências abaixo do limite audível, abaixo de 20 Hz. Pode ser utilizado em aplicações de comunicação de longa distância e detecção de terremotos.

Além desses tipos de energia sonora, existem outros mais específicos, como a energia sonora direcional, a energia sonora reverberante e a energia sonora pulsante.

A energia sonora possui diversas vantagens, como a capacidade de se propagar em diferentes meios, a possibilidade de ser direcionada e controlada e a sua importância na comunicação e na detecção de eventos. Alguns exemplos de usos da energia sonora incluem sistemas de som, ultrassom para diagnóstico médico, sonares para navegação submarina e detectores de vazamentos em tubulações.

Em resumo, a energia sonora é uma forma de energia fundamental em nosso cotidiano, presente em diferentes formas e com inúmeras aplicações. Conhecer os tipos de energia sonora e suas características é essencial para entender a importância desse fenômeno em nossa sociedade.

Benefícios da energia sonora: conheça as vantagens desse tipo de energia renovável e sustentável.

A energia sonora é uma forma de energia renovável e sustentável que tem se destacado cada vez mais como uma alternativa viável para suprir as necessidades energéticas da sociedade moderna. Além de ser uma fonte limpa e inesgotável, a energia sonora apresenta uma série de benefícios que a tornam uma opção atraente para a geração de eletricidade.

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Uma das principais vantagens da energia sonora é a sua disponibilidade constante. Ao contrário de outras fontes de energia renovável, como a solar e a eólica, a energia sonora não depende das condições climáticas para ser gerada. Isso significa que ela pode ser utilizada de forma contínua, sem interrupções, garantindo um suprimento estável de eletricidade.

Outro benefício importante da energia sonora é a sua capacidade de ser utilizada em locais variados. Diferentes tecnologias, como os geradores de ondas e as turbinas hidrocinéticas, permitem aproveitar a energia sonora em rios, mares e oceanos, tornando-a uma opção versátil e adaptável a diversas condições geográficas.

Além disso, a energia sonora é uma fonte de energia limpa, que não emite poluentes atmosféricos ou gases de efeito estufa durante a sua geração. Isso contribui para a redução dos impactos ambientais e para a preservação dos recursos naturais, tornando-a uma alternativa sustentável em comparação com as fontes de energia fóssil.

Em resumo, a energia sonora apresenta uma série de benefícios que a tornam uma opção atraente para a geração de eletricidade. Com a sua disponibilidade constante, versatilidade de uso e baixo impacto ambiental, ela se destaca como uma alternativa viável e promissora para o futuro da matriz energética. É importante incentivar o desenvolvimento e a implantação de projetos de energia sonora, a fim de aproveitar plenamente os benefícios que essa fonte de energia renovável pode oferecer.

Principais características do som: timbre, intensidade, frequência e duração.

Energia sonora é a forma de energia que está associada ao som, sendo produzida pela vibração de corpos que se propagam no ar ou em outros meios. O som possui diversas características que o tornam único e reconhecível, sendo as principais o timbre, intensidade, frequência e duração.

O timbre é a qualidade que permite diferenciar sons de mesma altura e intensidade, sendo responsável por tornar cada som único. Já a intensidade está relacionada à amplitude das ondas sonoras, determinando se um som será mais alto ou mais baixo.

A frequência é a quantidade de vibrações por segundo e está diretamente relacionada à altura do som, sendo medida em hertz. Por fim, a duração é o tempo que um som permanece audível, podendo variar de milissegundos a minutos.

Energia sonora: características, tipos, usos, vantagens, exemplos.

A energia sonora é amplamente utilizada em diversas áreas, desde a comunicação até a medicina. Ela pode ser classificada em dois tipos principais: energia sonora mecânica e energia sonora elétrica. A energia sonora mecânica é gerada por fontes naturais ou por dispositivos que convertem energia mecânica em energia sonora, como instrumentos musicais. Já a energia sonora elétrica é produzida por dispositivos eletrônicos, como alto-falantes e microfones.

Os usos da energia sonora são variados, sendo empregada em sistemas de comunicação, entretenimento, diagnósticos médicos, entre outros. Suas vantagens incluem a capacidade de se propagar em diferentes meios, a possibilidade de ser controlada e a sua importância na percepção do ambiente ao nosso redor.

Alguns exemplos de energia sonora são a música que ouvimos diariamente, as sirenes de emergência, os ultrassons utilizados na medicina e os sistemas de som presentes em cinemas e teatros.

Energia sonora: características, tipos, usos, vantagens, exemplos

A energia sonora ou acústico que está a levar as ondas sonoras se propagam como num meio, o qual pode ser um gás tal como o ar, um líquido ou um sólido. Humanos e muitos animais usam energia acústica para interagir com o meio ambiente.

Para isso, possuem órgãos especializados, como as cordas vocais, capazes de produzir vibrações. Essas vibrações são transportadas no ar para alcançar outros órgãos especializados responsáveis ​​por sua interpretação.

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A energia acústica é traduzida em música através do som do clarinete. Fonte: Pixabay

As vibrações causam compressões e expansões sucessivas no ar ou no ambiente ao redor da fonte, que estão se espalhando com alguma velocidade. Não são as partículas que viajam, mas estão limitadas à oscilação em relação à sua posição de equilíbrio. A perturbação é o que é transmitido.

Agora, como é sabido, objetos em movimento têm energia. Assim, também as ondas que viajam no meio carregam consigo a energia associada ao movimento das partículas (energia cinética) e também a energia que o meio possui intrinsecamente, conhecido como energia potencial.

Caracteristicas

Como é sabido, objetos em movimento têm energia. Assim também as ondas, enquanto viajam no meio, carregam consigo a energia associada ao movimento das partículas (energia cinética) e também a energia de deformação da energia média ou potencial.

Assumindo que uma porção muito pequena do meio, que pode ser ar, cada partícula com velocidade u , tenha energia cinética K dada por:

K = ½ mu 2

Além disso, a partícula possui energia potencial U que depende da variação de volume que experimenta, sendo Vo o volume inicial, V o volume final ep a pressão, que depende da posição e do tempo:

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O sinal negativo indica um aumento na energia potencial, uma vez que a onda de propagação trabalha no elemento de volume dV quando comprimido, graças a uma pressão acústica positiva.

A massa do elemento fluido em termos da densidade inicial ρ o e do volume inicial V o é:

m o = ρ ou V ou

E como a massa é preservada (princípio de conservação da massa):

ρV = ρ ou V o = constante

Portanto, a energia total se parece com isso:

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Cálculo da energia potencial

A integral pode ser resolvida com a ajuda do princípio de conservação de massa

m o = m f

A derivada de uma constante é 0, então V) ‘ = 0. Portanto:

dV = (-V / ρ) dρ

Isaac Newton determinou que:

(dp / dρ) = c 2

Onde c representa a velocidade do som no fluido em questão. Ao substituir o acima na integral, a energia potencial do meio é obtida:

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Se A p e A v são as amplitudes da onda de pressão e velocidade, respectivamente, a energia média ε da onda sonora é:

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O som pode ser caracterizado por uma magnitude chamada intensidade .

A intensidade do som é definida como a energia que passa em um segundo através da unidade de superfície que é perpendicular à direção da propagação do som.

Como a energia por unidade de tempo é a potência P , a intensidade do som I pode ser expressa como:

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Cada tipo de onda sonora tem uma frequência característica e carrega uma certa energia. Tudo isso determina seu comportamento acústico. Como o som é tão importante para a vida humana, os tipos de sons são classificados em três grandes grupos, de acordo com a faixa de frequências audíveis para seres humanos:

– infra-som, cuja frequência é inferior a 20 Hz.

– Espectro audível, com frequências variando de 20 Hz a 20.000 Hz.

– Ultrassom, com frequências maiores que 20.000 Hz.

O tom de um som, isto é, se é agudo, grave ou médio, depende da frequência. As frequências mais baixas são interpretadas como sons graves, aproximadamente entre 20 e 400 Hz.

As frequências entre 400 e 1600 Hz são consideradas tons médios, enquanto as agudas variam de 1600 a 20.000 Hz. Os sons agudos são leves e penetrantes, enquanto os graves são percebidos como mais profundos e estrondosos.

Os sons ouvidos diariamente são sobreposições complexas de som com várias frequências próximas.

O som tem outras qualidades além da frequência, que podem servir como critério para sua classificação. Exemplos deles são timbre, duração e intensidade.

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O equalizador consiste em filtros que eliminam o ruído e aprimoram certas frequências para melhorar a qualidade do som. Fonte: Pixabay

O ruído

Também é importante distinguir entre sons ou ruídos desejados e indesejados. Como o ruído é sempre procurado para ser eliminado, é classificado de acordo com a intensidade e o período em:

– barulho contínuo.

– Ruído flutuante.

– Barulho impulsivo.

Ou por cores, ligadas à sua frequência:

– Ruído rosa (semelhante a um ” shhhhhh “).

– Ruído branco (semelhante a um ” psssssss “).

– Ruído marrom (por Robert Brown, o descobridor do movimento browniano, é um ruído que favorece muito as baixas frequências).

Usos

O uso de energia acústica depende do tipo de onda sonora utilizada. Na faixa de ondas sonoras, o uso universal do som é permitir uma comunicação próxima, não apenas entre as pessoas, pois os animais também se comunicam emitindo sons.

Os sons são versáteis. Cada um difere de acordo com a fonte que o emite. Dessa maneira, a variedade de sons na natureza é infinita: cada voz humana é diferente, bem como os sons característicos que as espécies animais usam para se comunicar.

Muitos animais usam a energia do som para se localizar no espaço e também para capturar suas presas. Eles emitem sinais acústicos e têm órgãos receptores que analisam os sinais refletidos. Dessa forma, eles obtêm informações sobre as distâncias.

Os humanos não têm os órgãos necessários para usar energia sônica dessa maneira. No entanto, eles criaram dispositivos de orientação como o sonar, com base nesses mesmos princípios, para facilitar a navegação.

Por outro lado, o ultrassom são ondas sonoras cujas aplicações são bem conhecidas. Na medicina, eles são usados ​​para obter imagens do interior do corpo humano. Eles também fazem parte do tratamento de algumas condições, como lombalgia e tendinite.

Algumas aplicações de energia acústica

– Com pedras de ultra-som de alta energia ou pedras que se formam nos rins e na vesícula biliar podem ser destruídas devido à precipitação de sais minerais nesses órgãos.

– Na geofísica, o ultra-som é usado como métodos de prospecção. Seus princípios são semelhantes aos dos métodos sísmicos. Eles podem ser usados ​​em aplicações que vão desde determinar a forma do relevo oceânico a testemunhas para calcular os módulos elásticos.

– Na tecnologia de alimentos, eles são usados ​​para eliminar microorganismos resistentes a altas temperaturas, bem como para melhorar algumas texturas e qualidades dos alimentos.

Vantagens

A energia acústica tem vantagens que são devidas em grande parte ao seu escopo limitado. Por exemplo, não é caro produzir e não gera resíduos químicos ou outros, pois se dissipa rapidamente no meio.

Quanto às fontes de energia acústica, elas são numerosas. Qualquer objeto capaz de vibrar pode se tornar uma fonte de som.

Quando usado em aplicações médicas, por exemplo, imagens usando ultra-som, tem a vantagem de não usar radiação ionizante, como raios-x ou tomografia. É fato que a radiação ionizante pode causar danos às células.

Seu uso não requer as medidas de proteção necessárias quando a radiação ionizante é aplicada. O equipamento também é mais barato.

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Além disso, a energia ultrassônica é um método não invasivo para eliminar os rins e cálculos biliares mencionados, evitando procedimentos cirúrgicos.

Em princípio, não gera poluição no ar ou na água. Mas sabe-se que há poluição sonora nos mares, devido a atividades humanas como pesca intensiva, prospecção geofísica e transporte.

Desvantagens

É difícil pensar nas desvantagens que um fenômeno tão natural quanto o som possa ter.

Um dos poucos é que sons de alta intensidade podem danificar a estrutura do tímpano e, eventualmente, fazer com que as pessoas continuamente expostas percam sua sensibilidade.

Ambientes muito barulhentos acabam causando estresse e desconforto nas pessoas. Outra desvantagem é talvez o fato de a energia acústica não servir para mover objetos, sendo muito difícil aproveitar as vibrações para afetar objetos sólidos.

Isso ocorre porque o som sempre exige a existência de um meio para poder se espalhar e, portanto, é facilmente atenuado. Ou seja, a energia sonora é absorvida no meio mais rapidamente do que a de outros tipos de ondas, por exemplo eletromagnética.

Por esse motivo, a energia das ondas sonoras é relativamente curta no ar. O som é absorvido pelas estruturas e objetos à medida que se propaga, e sua energia se dissipa gradualmente no calor.

Obviamente, isso está relacionado à conservação de energia: a energia não é destruída, mas muda de forma. As vibrações das moléculas no ar não apenas se transformam em mudanças de pressão que dão origem ao som. As vibrações também dão origem ao calor.

Absorção sonora em materiais

Quando as ondas sonoras atingem um material como uma parede de tijolos, por exemplo, uma parte da energia é refletida. Outra parte é dissipada no calor, graças à vibração molecular do ar e do material; e finalmente a fração restante passa pelo material.

Assim, as ondas sonoras podem ser refletidas da mesma maneira que a luz. O reflexo do som é conhecido como “eco”. Quanto mais rígida e uniforme a superfície, maior a capacidade de refletir.

De fato, existem superfícies capazes de produzir múltiplas reflexões chamadas reverberações . Geralmente, isso ocorre em espaços pequenos e é evitado com a colocação de material isolante, de modo que as ondas emitidas e refletidas não se sobreponham, dificultando a audição.

Ao longo de sua propagação, a onda acústica experimentará todas essas perdas sucessivas até que finalmente a energia seja completamente absorvida no meio. O que significa que foi transformado em energia calórica.

Existe uma magnitude para quantificar a capacidade de um material absorver o som. É chamado de coeficiente de absorção. É denotado como α e é a razão entre a energia absorvida E abs e a energia incidente E inc , todas referentes ao material em questão. É expresso matematicamente assim:

α = E abs / E inc

O valor máximo de α é 1 (absorve completamente o som) e o mínimo é 0 (permite a entrada de todo o som).

O som pode ser uma desvantagem em muitas ocasiões em que o silêncio é preferido. Por exemplo, os carros são instalados com silenciadores para atenuar o ruído do motor. Para outros dispositivos, como bombas de água e usinas de energia também.

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O isolamento acústico é importante em um estúdio de gravação. Fonte: Pixabay

Exemplos de energia sonora

A energia sonora está em todo lugar. Aqui está um exemplo simples que ilustra as propriedades do som e sua energia do ponto de vista quantitativo.

Exercício resolvido

Um alfinete de 0,1 g de massa cai de uma altura de 1m. Supondo que 0,05% de sua energia se torne um pulso sonoro de 0,1 s de duração, estime qual é a distância máxima na qual a queda de pinos pode ser ouvida. Tome como intensidade sonora mínima audível 10 -8 W / m 2 .

Solução

A equação dada acima será usada para a intensidade do som:

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Uma boa pergunta é de onde vem a energia sonora, nesse caso, aquele cuja intensidade é detectada pelo ouvido humano.

A resposta está na energia potencial gravitacional. Precisamente porque o pino cai de uma certa altura, para a qual tinha energia potencial, à medida que cai, transforma essa energia em energia cinética.

E uma vez que atinge o solo, a energia é transferida para as moléculas de ar ao redor do local da queda, o que dá origem ao som.

A energia potencial gravitacional U é:

U = mgh

Onde m é a massa do pino, g é a aceleração da gravidade e h é a altura da qual ela caiu. Substituindo esses valores numéricos, mas não antes de fazer as conversões correspondentes no Sistema Internacional de Unidades, você tem:

U = 0,1 x 10 -3 x 9,8 x 1 J = 0,00098 J

A afirmação diz que, dessa energia, apenas 0,05% é transformado para dar origem ao pulso sonoro, ou seja, ao toque do pino quando atinge o chão. Portanto, a energia sonora é:

Som E = 4,9 x 10 -7 J

A partir da equação da intensidade, o raio R é apagado e os valores de energia do som E som e a duração do pulso são substituídos : 0,1 s de acordo com a declaração.

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Portanto, a distância máxima na qual a queda de pinos será audível é de 6,24 m redondos.

Referências

  1. Giancoli, D. 2006. Física: Princípios com Aplicações. Sexta Edição Prentice Hall. 332-359.
  2. Kinsler, L. (2000). Fundamentos de acústica. 4ª Ed. Wiley & Sons. 124-125.

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