Curso de Acústica Física

Aula 1 • Natureza das Ondas Mecânicas

Apresenta ondas longitudinais e transversais como perturbações em meios elásticos. Conecta o movimento de partículas ao comportamento macroscópico das ondas.

Aula 2 • Introdução à Equação de Onda

Deriva a equação de onda acústica linear a partir de primeiros princípios. Estabelece a base matemática para todos os modelos de propagação do curso.

Aula 3 • Movimento Harmônico Simples

Analisa o oscilador como a fonte elementar de som. Relaciona a dinâmica massa-mola com conceitos de radiação acústica apresentados posteriormente.

Aula 4 • Frequência, Comprimento de Onda e Velocidade de Onda

Define os parâmetros fundamentais de onda e suas inter-relações. Desenvolve as habilidades quantitativas necessárias para toda a análise acústica subsequente.

Aula 1 • Refração e Difração

Aborda a curvatura de trajetórias de onda devido a gradientes de velocidade e obstáculos. Conecta esses fenômenos a cenários práticos de sonar e imagem ultrassônica.

Aula 2 • Reflexão e Transmissão em Interfaces

Analisa o comportamento das ondas em fronteiras entre meios diferentes. Apresenta a impedância acústica como o parâmetro chave que governa a partição de energia.

Aula 3 • Velocidade do Som em Fluidos e Sólidos

Relaciona constantes elásticas e densidade do material à velocidade da onda. Fornece a base para a caracterização de materiais usando medições acústicas.

Aula 4 • Propagação de Ondas em Sólidos Anisotrópicos

Estende a teoria de propagação para materiais com propriedades elásticas direcionais. Prepara os alunos para testes ultrassônicos de compósitos e cristais.

Aula 1 • Fontes Dipolares e Multipolares

Estende a modelagem de fontes para dipolos e multipolos de ordem superior. Explica padrões de radiação direcionais relevantes para estruturas vibrantes.

Aula 2 • Fontes Puntiformes e Monopolos

Apresenta o monopolo como o modelo de fonte acústica mais simples. Deriva a solução de onda esférica e o comportamento de campo próximo versus campo distante.

Aula 3 • Potência Acústica e Impedância de Radiação

Define a potência acústica irradiada e o efeito de carga do meio sobre uma fonte. Relaciona a resistência de radiação à eficiência do transdutor.

Aula 4 • Radiação de Superfícies Vibrantes

Modela a radiação sonora de superfícies planas e curvas extensas. Apresenta a eficiência de radiação e sua dependência da velocidade de onda estrutural.

Aula 1 • Ressonadores de Helmholtz

Modela o ressonador de Helmholtz como um sistema acústico de parâmetros concentrados. Relaciona a geometria do ressonador à frequência sintonizada para aplicações de controle de ruído.

Aula 2 • Ressonância em Cavidades Acústicas

Estende a análise modal a recintos bidimensionais e tridimensionais. Aplica modos de cavidade à acústica de salas e ao projeto de ressonadores.

Aula 3 • Modos de Vibração Estrutural

Analisa modos de flexão e torção de vigas, placas e cascas. Conecta a dinâmica estrutural e a radiação acústica para a previsão de ruído.

Aula 4 • Ondas Estacionárias em Uma Dimensão

Deriva padrões de ondas estacionárias em tubos e barras com diversas condições de contorno. Estabelece o conceito de frequências de ressonância modal.

Aula 1 • Microfones e Hidrofones

Descreve microfones condensadores, electret e MEMS, juntamente com hidrofones subaquáticos. Aborda sensibilidade, resposta de frequência e faixa dinâmica.

Aula 2 • Princípios de Transdutores Piezoelétricos

Explica o efeito piezoelétrico e seu uso em transmissores e receptores acústicos. Conecta constantes do material à sensibilidade e largura de banda do transdutor.

Aula 3 • Arranjos de Transdutores Ultrassônicos

Apresenta arranjos defasados e lineares para direcionamento e focalização de feixe. Fornece a base para sistemas de imageamento e avaliação não destrutiva.

Aula 4 • Condicionamento de Sinal e Aquisição de Dados

Aborda amplificação, filtragem e conversão analógico-digital para sinais acústicos. Garante a captura precisa de dados de ondas transientes e contínuas.

Aula 1 • Formação e Estrutura de Ondas de Choque

Descreve a formação de choques acústicos e sua estrutura interna. Aplica a teoria do choque à litotripsia, estrondos sônicos e fontes explosivas.

Aula 2 • Geração Harmônica e Distorção de Forma de Onda

Analisa o progressivo encurvamento das formas de onda e o crescimento de harmônicos. Conecta amplitudes harmônicas à distância de propagação e ao nível da fonte.

Aula 3 • Origens da Não Linearidade Acústica

Identifica as fontes físicas de não linearidade em fluidos e sólidos. Apresenta o parâmetro de não linearidade B/A como uma ferramenta de caracterização de materiais.

Aula 4 • Streaming Acústico e Pressão de Radiação

Aborda fluxos de fluido estacionários e forças induzidas por campos de ondas acústicas. Relaciona esses efeitos à manipulação de partículas e limpeza ultrassônica.

Aula 1 • Teste Ultrassônico com Arranjo de Fase

Aplica beamforming de arranjos à inspeção flexível e de alta resolução de geometrias complexas. Aborda varredura setorial, focalização e imageamento pelo método de focalização total.

Aula 2 • Detecção e Dimensionamento de Defeitos

Aborda técnicas para localizar e medir defeitos usando dados de amplitude e tempo de percurso. Apresenta métodos de dimensionamento baseados em difração e queda de amplitude.

Aula 3 • Métodos Pulso-Eco e Through-Transmission

Apresenta as duas principais configurações de inspeção ultrassônica e sua interpretação de sinal. Estabelece a base para detecção e dimensionamento de defeitos.

Aula 4 • Medição de Propriedades de Materiais

Usa medições de velocidade acústica e atenuação para caracterizar a microestrutura e as propriedades mecânicas do material. Relaciona dados acústicos a métricas de qualidade do material.

Aula 1 • Métodos de Acústica Computacional

Apresenta métodos numéricos para resolver problemas acústicos complexos além do alcance analítico. Avalia abordagens de elementos finitos, elementos de contorno e diferenças finitas.

Aula 2 • Termoacústica

Analisa o acoplamento entre oscilações acústicas e transferência de calor em ressonadores. Aplica princípios termoacústicos ao projeto de refrigeradores e motores primários.

Aula 3 • Metamateriais Acústicos e Cristais Fonônicos

Examina estruturas periódicas projetadas que exibem propriedades acústicas incomuns. Aborda bandas proibidas, parâmetros efetivos negativos e conceitos de camuflagem.

Aula 4 • Ultrassom Focalizado de Alta Intensidade

Examina os mecanismos físicos de aquecimento tecidual e cavitação na terapia com ultrassom focalizado. Conecta focalização de feixe, não linearidade e bioefeitos.