Acústica I

Conhecimentos fundamentais de matemática (ao nível do 12.º ano).

A unidade curricular de Acústica I integra um conjunto alargado de atividades e utilização de ferramentas que facilitarão o desenvolvimento de competências úteis e uma visão mais completa sobre como funciona qualquer sistema de aquisição e processamento de sinais digitais em contexto de investigação. A título de exemplo refira-se a utilização de programas de simulação de estímulos auditivos (ex. E-System – version 1.65) e ferramentas de cálculo (ex. Excel) a usar na quantificação de grandezas acústicas e compreensão dos conceitos usados para o efeito.

A unidade curricular compreende:

– 1 aula teórico-prática de 1 hora por semana, onde o professor expõe sumariamente os conteúdos programáticos da disciplina e aplica os  conceitos físicos e matemáticos apresentados à compreensão de exemplos práticos pertencentes ao universo do profissional de Audiologia;

– 1 aula teórico-prática de 1 hora por semana, onde o professor ajuda o aluno à aplicação dos conceitos e mecanismos na resolução de problemas, incentivando o aluno a uma maior autonomia;

– 1 aula prática-laboratorial de 1 hora por semana, onde os alunos procedem à realização acompanhada de atividades laboratoriais, envolvendo a aquisição e processamento de dados experimentais, relacionando os conteúdos temáticos identificados nessas atividades com os assuntos abordados na componente teórico-prática.

A disciplina de Acústica I tem como objetivo dotar os alunos do curso de Audiologia com uma base sólida no que respeita a conceitos fundamentais de Acústica necessários à prossecução dos objetivos gerais inscritos no plano de formação do curso de Audiologia da ESTeS Coimbra, dando especial ênfase a conceitos gerais necessários para o entendimento do som enquanto fenómeno físico, da acústica aplicada aos sistemas fisiológicos, e da instrumentação encontrada em Audiologia, transmitindo ao mesmo tempo os fundamentos de matemática e mecanismos intelectuais de compreensão e rigor subjacentes ao método científico.

1. Matemática (12 horas)

Cálculo diferencial

Definições iniciais

Gráficos de algumas funções elementares: F. trigonométricas,F. trigonométricas inversas, F. exponenciais e logarítmicas

Derivadas: Definição e interpretações, Regras de derivação, Aplicações das derivadas

Cálculo integral de funções reais de variável real

Primitivas: definição e cálculo

Integrais: definição e propriedades do integral definido; teorema fundamental do cálculo integral e cálculo de integrais; cálculo de áreas.

2. Revisão preliminar de conceitos de Física (3 horas)

Unidades e dimensões – grandezas físicas; sistemas de unidades; o S.I.

Mecânica do ponto material – grandezas cinemáticas e movimento; dinâmica: interações, forças e leis de Newton, energias cinética, potencial e mecânica, teoremas da energia

3. Oscilações livres (6 horas)

Oscilador harmónico simples – movimento harmónico simples (MHS); movimento circular e MHS; energia no MHS; não-lineariedade e inarmonicidade

Oscilador amortecido – resistência mecânica e fator de qualidade; movimento no regime de pequenos amortecimentos; dissipação de energia mecânica; regime dos grandes amortecimentos

4. Oscilações forçadas (6 horas)

Oscilações forçadas – oscilação forçada em regime estacionário; ressonância; transientes

Impedância mecânica – definição; correlação com função de transferência de um sistema mecânico e a sua resposta em frequência

5. Conceitos gerais sobre ondas (3 horas)

Movimentos ondulatórios – conceito de onda e sua caracterização qualitativa; frentes de onda; ondas harmónicas: amplitude, frequência, comprimento de onda; ondas não harmónicas e impulsos

Ondas numa corda vibrante – velocidade de propagação; transporte de energia; reflexão em fronteiras, princípio da sobreposição, ondas estacionárias

6. Ondas sonoras (9 horas)

Ondas sonoras – definição e quantidades físicas subjacentes à sua descrição; transporte de energia e intensidade sonora; propagação do som: velocidade do som, lei do inverso do quadrado da distância, absorção

Sons puros e sons complexos – distinção entre sons puros e sons complexos; sobreposição de MHS e batimentos sonoros; princípios de análise e síntese harmónica

Fenómenos ondulatórios – princípio de Huygens; interferência e difração; localização espacial na perceção auditiva; efeito de Doppler.

NAO

1. TIPLER e MOSCA, Física para Cientistas e Engenheiros (5ª ed.) – volumes 1, 2 e 3
Editora: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora Lda
Ano de Edição: 2006
2. DURÁN, Biofísica – Fundamentos e Aplicações
Editora: Makron Books / Prentice Hall
Ano de Edição: 2003
3. FRENCH, Vibrações e Ondas
Editora: UnB
Ano de Edição: 2002
4. SPEAKS, Introduction to Sound (3ª edição)
Editora: Singular Publishing Group
Ano de Edição: 1999
5. HAUGHTON, Acoustics for Audiologists
Editora: Academic Press
Ano de Edição: 2002