A frequência do som em sólidos é determinada por vários fatores:
*
Propriedades do material: O módulo de
Young (uma medida de rigidez) e
densidade do sólido afeta significativamente a velocidade de som. Materiais mais rígidos e mais densos geralmente têm velocidades sonoras mais altas.
* Modo de vibração: O som em sólidos pode viajar em diferentes modos, como longitudinal (ondas de compressão) e transversal (ondas de cisalhamento). Cada modo tem uma velocidade diferente e, portanto, uma frequência diferente para um determinado comprimento de onda.
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forma e tamanho do sólido: A geometria do objeto pode influenciar as frequências ressonantes (frequências naturais nas quais o objeto vibra prontamente).
Aqui está um detalhamento: *
ondas longitudinais: Estes viajam através da compressão e expansão do material. A velocidade das ondas longitudinais em um sólido é dada por:
*
v =√ (e/ρ) * onde
v é a velocidade,
e é o módulo de Young e
ρ é densidade.
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Ondas transversais: Eles viajam através do cisalhamento ou a mudança de partículas de material perpendicularmente à direção da propagação das ondas. A velocidade das ondas transversais é dada por:
*
v =√ (g/ρ) * onde
g é o módulo de cisalhamento e
ρ é densidade.
A frequência do som (f) está relacionada à velocidade (v) e ao comprimento de onda (λ) por: *
f =v/λ Portanto, a frequência do som em sólidos é determinada pelas propriedades do material, modo de vibração e comprimento de onda específico da onda sonora. Exemplos: * O som viaja mais rápido em aço do que em borracha porque o aço tem um módulo e densidade mais altos de Young.
* Uma haste de aço longa e fina terá diferentes frequências ressonantes de uma haste de aço curta e espessa devido às suas geometrias diferentes.
Nota: * O conceito de "frequência do som em sólidos" não é tão simples quanto a frequência do som no ar, pois os sólidos podem suportar vários modos de vibração.
* Para aplicações específicas, você precisaria considerar as propriedades de material específicas e o modo de vibração desejado.
