A frequência do som muda com o meio: por que não

A velocidade do som no ar é de 330 m/s, enquanto na água é de 1480 m/s em condições típicas. Mas a frequência do som muda com o meio? Vamos discutir em detalhes.

A frequência do som permanece a mesma, mas o comprimento de onda e a velocidade mudam em diferentes meios. A frequência depende apenas da fonte da onda sonora, enquanto a velocidade e o comprimento de onda são os parâmetros que variam ao viajar através de diferentes meios, pois dependem do meio em que a onda está viajando.

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Por que a frequência não muda em diferentes meios?

Ondas sonoras enquadra-se na categoria de ondas longitudinais e requer um meio material para propagação. 

O número de ondas que progridem através de um ponto fixo do meio em um segundo ou o número de vibrações de uma partícula no meio à medida que a onda viaja é sua frequência. À medida que uma partícula no meio vibra com uma determinada frequência, sua partícula vizinha também começa a vibrar com a mesma frequência. A frequência é independente do meio, enquanto a velocidade das ondas sonoras depende da elasticidade e densidade do meio. 

v=√E/ρ

A frequência da onda sonora muda apenas quando há uma mudança na fonte da onda e é independente da rigidez do meio material.

Por isso; a velocidade do som é diferente em sólidos e líquidos. 

Sabemos que v = fλ

Onde, v é a velocidade, f é a frequência, λ é o comprimento de onda da onda sonora, respectivamente.

A velocidade e o comprimento de onda das ondas sonoras mudam de forma a manter a frequência constante. Portanto, as ondas sonoras movendo-se com alta velocidade teriam grandes comprimentos de onda para que a frequência não mudasse.

Poucas instâncias/exemplos em A frequência do som muda com o meio

Nossos cérebros percebem a frequência das ondas sonoras como tom. Portanto, a mudança no tom de um som é equivalente à mudança em sua frequência. Aqui estão alguns exemplos analisando se a frequência do som muda com o meio:

• A frequência do som de qualquer instrumento musical
• O chilrear dos pássaros
• O som produzido pelo toque dos sinos

A frequência do som de qualquer instrumento musical

A frequência do som produzido por um instrumento musical não muda com o meio, pois depende apenas de sua fonte.

Por exemplo, a frequência do som produzido por uma guitarra não muda à medida que se propaga através de diferentes meios. Sua frequência muda apenas quando o músico muda as notas. As cordas do violão são a fonte de frequência do som musical produzido pelo violão. A mudança na frequência é percebida pelos ouvintes como a mudança no tom.

O chilrear dos pássaros

A fonte da frequência do som produzido pelo chilrear dos pássaros é sua corda vocal. Sempre que as vibrações das cordas vocais mudam, a frequência muda, mas não muda com o meio.

O som produzido pelo toque dos sinos

Para explicar mais grosseiramente, suponha que um sino é feito para vibrar 4 vezes por segundo. Isso implica que a frequência é de 4 Hz. As moléculas de ar circundantes começam a vibrar com a mesma frequência e são transferidas para as moléculas vizinhas. Nenhum outro agente pode alterar a frequência de vibração mesmo quando o meio é alterado.

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Perguntas frequentes: A frequência do som muda com o meio

A onda sonora é transversal ou longitudinal? Explique cada um deles.

Parecer onda é um exemplo para um longitudinal onda.

Uma onda longitudinal pode ser descrita como o tipo de onda onde a vibração das partículas no meio está ao longo da direção de propagação da onda. Pelo contrário, uma onda onde a vibração das partículas em um meio é perpendicular à direção de propagação da onda é definida como uma onda transversal.

A onda de luz, uma radiação eletromagnética, é uma exemplo de onda transversal onde as vibrações do campo elétrico, as vibrações do campo magnético e a direção de propagação são mutuamente perpendiculares.

O que é Efeito Doppler em sons?

Efeito Doppler nas ondas sonoras é a mudança aparente na frequência do som percebida pelo observador quando a fonte ou o observador ou ambos se aproximam ou se afastam um do outro.

Uma demonstração simples do efeito Doppler é quando um objeto que produz som se move em nossa direção, a frequência do som aumenta ou ouvimos um som com tom alto. E quando a fonte se afasta de nós, a frequência do som diminui ou ouvimos um som de baixa frequência. 

O exemplo mais comumente observado que demonstra esse efeito é a mudança no tom do som ouvido de uma ambulância quando ela se move mais rápido com sua sirene. Quando a ambulância se aproxima de nós, ouvimos um som agudo e quando ela se afasta, ouve-se um som grave.

A fórmula para encontrar a frequência observada do som no efeito Doppler é dada por

f'=f (v' v₀)/(v'v_s)

Onde f' é a frequência observada

f é a frequência real

v é a velocidade das ondas sonoras

v₀ é a velocidade do observador

v_s é a velocidade da fonte

Dependendo se a fonte e o observador se aproximam ou se afastam, e a velocidade da fonte e do observador, a fórmula acima varia ligeiramente em diferentes situações. Existem quatro casos diferentes:

1. Quando a fonte se aproxima do observador que está em repouso

Como o observador está em repouso, v₀ = 0. Portanto, a equação se torna

f'=f (v/vv_s)

• Quando a fonte se afasta de um observador que está em repouso

Aqui, vc₀=0 e a direção da velocidade da fonte é oposta, portanto negativa.

Então, f'=fv/v-(-v_s)

• Quando o observador se aproxima de uma fonte estacionária

Aqui v_s= 0. A equação se torna

f'=f{v+v₀/v}

• Quando o observador se afasta de uma fonte estacionária

Aqui, como o observador está se afastando, a direção é oposta

f'=f{vv₀/v}

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