RUÍDO DE IMPACTO
Qual a relação do ruído de impacto com as ligações interatômicas e com o módulo de elasticidade do material?
Qual a relação do ruído de impacto com as ligações interatômicas e com o módulo de elasticidade do material?
Passo 1
O enunciado pergunta como o ruído de impacto — ou seja, os sons gerados por choques mecânicos repentinos numa estrutura — se relaciona com as ligações interatômicas do material e com o seu módulo de elasticidade. O conteúdo envolve a teoria de ondas elásticas em sólidos e a física das ligações atômicas tratadas como molas.
Passo 2
No nível atômico, cada par de átomos ligados pode ser modelado como uma mola com constante elástica
. Quando há uma perturbação, os átomos vibram com frequência natural
onde
é a massa efetiva do átomo ou grupo de átomos. Ligações mais fortes correspondem a constantes
maiores e, portanto, a frequências
maiores.
Passo 3
Em escala macroscópica, o módulo de Young
do material está relacionado à constante das “molas atômicas” e ao espaçamento interatômico
. Aproximadamente,
Além disso, a velocidade de propagação de ondas longitudinais no sólido é
onde
é a densidade do material. Um
maior implica numa onda mais rápida e em comprimentos de onda mais curtos para as mesmas frequências.
Passo 4
O ruído de impacto é composto por um espectro de frequências cujas componentes dominantes estão ligadas à velocidade
e às dimensões típicas
da região atingida. Em termos simplificados, a frequência característica escala como
Portanto, materiais com vínculo interatômico mais forte (maior
) têm maior
, maior
e, consequentemente, produzem ruído de impacto com componentes de frequência mais altas e potencialmente maior intensidade inicial.
Resposta
O ruído de impacto reflete a “rigidez” das ligações interatômicas (constante
). Ligações mais fortes elevam
, aumentam o módulo de Young
e, via
a velocidade de som no material. Isso desloca o espectro do impacto para frequências mais altas e altera a atenuação do som.