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Disciplina Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia Unidade Princípios de Física Acústica Conteudista: Prof. Dr. Francisco de Assis Cavallaro Revisão Textual: Prof.ª Dra. Selma Aparecida Cesarin Objetivo da Unidade: • Compreender os fundamentos de acústica e introduzir conceitos de ruídos em Audiologia. Nome da Disciplina Nome da Unidade 2 Introdução As leis da Física, e das Ciências em geral, frequentemente, são desenvolvidas nas condições de variações espaciais e temporais, na forma de equações que, através dos séculos, foram se somando, chegando até nós por meio de nossos sentidos, sendo um dos sentidos mais relevantes a audição. Relacionado à audição, está o fenômeno físico conhecido como “Som”, que é estudado por meio dos movimentos ondulatórios. Historicamente, o som, de grande intensidade, foi utilizado como arma de guerra, como o toque de trombetas e o rufar de tambores, por exemplo. Ainda relacionada ao uso bélico, a utilização de explosivos, como arma, enfatizou a relação entre o estampido e o ataque, durante as duas grandes guerras, desenvolvendo diversas pesquisas e experimentos visando à descoberta de sons mortíferos. Assim, a Acústica fundamenta-se na geração, na transmissão e na recepção de ondas (vibrações) mecânicas (propagadas somente em meio físico) dentro do intervalo audível, ou não. Por definição, o som é a faixa de frequência das ondas mecânicas que o ser humano pode ouvir. Grandezas Físicas Derivadas Unidades derivadas do Sistema Internacional (SI), importantes para nosso estudo são descritas a seguir: • Aceleração no movimento uniformemente variado: é taxa de variação da velocidade em relação ao tempo, isto é: �⃗� = ∆�⃗� ∆𝑡 = 𝑣2⃗⃗⃗⃗⃗ − 𝑣1⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑡2 − 𝑡1 (𝑚/𝑠2) • Energia (E): é a capacidade de realizar trabalho (T). Um conceito muito importante da Física e muito empregado em nosso cotidiano. No SI, a unidade Nome da Disciplina Nome da Unidade 3 é em joules (J) e pode ser descrita nas formas de energia potencial, cinética, mecânica e térmica, entre outras; • Potência (P): grandeza definida para medir a rapidez, em relação a um intervalo de tempo t, em que um trabalho específico é realizado. A potência media é: 𝑃 = 𝑇 ∆𝑡 𝐽/𝑠 (𝑜𝑢 𝑊𝑎𝑡𝑡 = 1𝑊 = 1 𝐽/𝑠). • Pressão: é a força (em módulo) perpendicular aplicada em uma determinada área: 𝑃 = 𝐹 𝐴 𝑁/𝑚2 (𝑛𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑞𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑜). Essa unidade (𝑁/𝑚2) no SI e chamado de pascal (Pa). Oscilações Forçadas e Ressonância Quando um corpo sofre um deslocamento depois de solto, ocorre a oscilação livre, ou oscilações naturais. Porém, quando o corpo for sujeito a uma força externa osci- latória, a oscilação resultante desse corpo será denominada como forçada e possuirá um valor aproximado da frequência da força aplicada externa. Por exemplo: • Quando um pai empurra seu filho em um balanço; • Outro exemplo interessante é quando um grupo de soldados marcha de forma ordenada e cadenciada sobre uma ponte. A soma de uma sucessão de impulsos gerados por uma força externa aplicada a essa ponte pode produzir grandes amplitudes de movimento. Quando atingido um valor característico de frequência externa, a amplitude de oscilação atinge um determinado va- lor, que é máximo. Nessas condições, esse valor característico será denomi- nado frequência de ressonância e o fenômeno de ressonância, ou f ≈ f0. Nome da Disciplina Nome da Unidade 4 Ondas Estacionárias Para o caso de ondas num espaço confinado, como representado na Figura 1-a, em que uma corda de comprimento L é esticada e presa em suas extremidades, as ondas podem se propagar nessa corda tendo reflexão em suas extremidades, em que se somam as ondas incidentes de acordo com princípio da superposição. Na Figura 1-b, são representadas duas ondas senoides, que se propagam em sentidos opostos com o mesmo λ (comprimento de onda) e amplitude. A princípio, a onda é refletida na parede e depois na mão da ilustração. Observando os pontos que apresentam deslo- camento transversal máximo, representados em tracejado, denominam-se antinós, ventre ou antinodos. Já os deslocamentos transversais nulos são denominados nodos Vídeos Grandes estruturas como edifícios, viadutos e pontes podem sofrer o fenômeno de ressonância em suas estruturas ocasio- nadas por movimentos repetitivos e de uma forma cadenciada, como, por exemplo, ondas de vento em determinadas veloci- dades. Esse fenômeno pode ser visto acessando os seguintes links: Ponte com Ressonancia – Efeitos em Pontes, Viadutos https://youtu.be/lOyuGlp-gQ8 Ponte Tacoma balança e cai – Ressonância https://youtu.be/mfQk6ac4res Por que a Ponte Rio-Niterói Não Balança Mais? https://youtu.be/mOsazjJkqCc https://youtu.be/lOyuGlp-gQ8 https://youtu.be/mfQk6ac4res https://youtu.be/mOsazjJkqCc Nome da Disciplina Nome da Unidade 5 ou nós. Os dois tipos de deslocamento são separados por λ/2. A posição dos nós e antinós não se altera com tempo nesse caso, apesar de a forma onda se alterar com o tempo e estar confinada numa região do espaço limitada. Esse tipo de onda deno- mina-se estacionária. Figura 1 – Representação de ondas em espaço confinado Fonte: Adaptada de RODRIGUES, 2020 #ParaTodosVerem: representação de ondas em preto e branco. Sob fundo branco, são mostradas duas figuras representando ondas, sendo a Figura “a”, de cima, mostrando uma linha reta fixada à esquerda e com uma mão na extremidade direita. A Figura “b”, de baixo, ilustra a movimentação da onda, conforme a propagação senoidal, mostrando a localização dos nós, antinós e comprimentos de onda. Fim da descrição. Vídeo Superposição de Ondas A superposição, também chamada de interferência, pode ser vista em detalhes acessando o material a seguir: https://bit.ly/3Lrg63f https://bit.ly/3Lrg63f Nome da Disciplina Nome da Unidade 6 Na Figura 2-a, há apenas um antinó no centro da corda e dois nós, sendo um em cada extremidade da corda. Essa representação é o tipo de padrão mais sim- ples, em que existe o fenômeno de ressonância. Para isso, tem-se a seguinte re- lação entre o comprimento L da corda e o comprimento de onda da onda: 𝐿 = 𝜆/2. Na Figura 2-b, há dois antinós separados por 𝜆/2 e três nós (um em cada ex- tremidade da corda e outro no centro). Esse é o segundo tipo, em que existe a ressonância com a seguinte relação: 𝐿 = 𝜆. Para o terceiro tipo de ressonância, representado na Figura 2-c, em que há três antinós e quatro nós, existe a rela- ção: 𝐿 = 3𝜆/2: Figura 2 – Representação de ondas em ressonância Fonte: Adaptada de RODRIGUES, 2020 #ParaTodosVerem: representação de ondas em preto e branco. Sob fundo branco, são mostradas três Figuras, representando ondas na horizontal, presas nas extremidades, sendo a Figura “a” a de cima, mostrando uma linha curva parabólica e outra espelhada para baixo e tracejada com um antinó. A Figura “b”, de baixo, ilustra a onda com dois antinós separados por 𝜆/2 e três nós. A Figura “c”, abaixo, ilustra a onda com três antinós separados por 3𝜆/2 e quatro nós. Fim da descrição. Sinteticamente, pode ser observados os padrões de ressonância ocorrendo nas seguintes condições: Nome da Disciplina Nome da Unidade 7 • 1º caso: 𝐿 = 1 𝜆 2 ; • 2º caso: 𝐿 = 2 𝜆 2 ; • 3º caso: 𝐿 = 3 𝜆 2 . Pode-se escrever na forma de série e ser generalizada na seguinte forma: 𝐿 = 𝑛 𝜆 2 𝑛 = 1,2, 3, … Onde: 𝑛 é o modo de ressonância, e transformando em relação à frequência: λ = 2L 𝑛 = 𝑣 𝑓 ⇒ 𝑓 = 𝑛 𝑣 2𝐿 𝑛 = 1, 2, 3, … Ondas Sonoras Por definição, ondas sonoras são ondas mecânicas que se propagam em meios físicos (elástico), podendo ser: sólido, líquido e gás. Para o caso dos últimos dois tipos, somente haverá a transmissão de ondas longitudinais, em que se concen- traráo interesse da Disciplina, o intervalo de frequências de propagação de in- teresse audível (20 a 20.000 Hz). O som é produzido por vibrações através de corpos materiais. Por exemplo: se uma pessoa fala, ela está fazendo com que suas cordas vocais vibrem, o ar ao redor das cordas vibra e essa vibração é, então, transmitida de molécula à molécula, do ar do meio, até chegar aos nossos ouvi- dos. Se estiver fora do intervalo audível, não provocam nenhuma sensação au- ditiva. As frequências audíveis para o ser humano não estão rigorosamente entre 20 e 20.000 hertz. Esses limites podem variar um pouco de pessoa para outra e também em relação a outros animais, pois eles podem ser sensibilizados para frequências maiores ou menores que ela. Nome da Disciplina Nome da Unidade 8 Ondas Sonoras Progressivas Ondas mecânicas longitudinais são ilustradas na Figura 3, em que uma fonte sonora F, que está localizada próxima a uma das extremidades de um tubo com ar, provoca, no ar contido no tubo, compressões e rarefações contínuas, que se irradiam nesse meio. O comprimento de onda (λ) é a distância entre duas com- pressões sucessivas. Figura 3 – Compressões e rarefações no ar provocados por uma onda sonora Fonte: Adaptada de RODRIGUES, 2020 #ParaTodosVerem: representação em preto e branco da propagação longitudinal de uma onda. Sob fundo branco, são mostradas as com- pressões e as rarefações presentes em uma propagação de uma onda longitudinal se propagando a partir de uma fonte “F” para a direita, com os pontos de rarefação representados por pontos em preto, bas- tante espaçados, e a parte de compressão, na qual os pontos estão mais próximos. Fim da descrição. Observando a Figura 4, mais especificamente uma das faixas de ar dentro do tubo, quando a coluna de ar representada, localizada em 𝑥0, é atingida por uma onda de compressão (ou rarefações), ela vibra entre o intervalo dos pontos −𝑆𝑚 e +𝑆𝑚 (amplitude), na mesma direção em que a onda longitudinal se propaga. A frequência da onda é igual à da fonte sonora F. O deslocamento longitudinal da coluna de ar é dado por: S = Sm cos (kx – ωt). Nome da Disciplina Nome da Unidade 9 Onde: 𝑘 = número de onda; ω = frequência angular, com as seguintes relações: 𝑘 = 2𝜋 𝜆 ; 𝜔 = 2𝜋 𝑇 = 2𝜋𝑓; 𝑇 = 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜; A velocidade de onda: 𝜔 𝑘 . Figura 4 – Faixa de ar comprimida de uma vibração sonora Fonte: Adaptada de RODRIGUES, 2020 #ParaTodosVerem: representação em preto e branco de uma faixa de ar comprimida de uma vibração. Sob fundo branco, é mostrado um gráfico no plano cartesiano, com os pontos -Sm e Sm e, entre eles, o ponto x0, onde estão representados, logo acima, os pontos da faixa de ar comprimidos (pontos próximos uns dos outros). Fim da descrição. A pressão em uma determinada posição 𝑥, durante a passagem da onda, diminui e aumenta temporalmente, numa variação dada por: ∆𝑝𝑚 = 𝑣𝜌𝜔𝑆𝑚; Onde: 𝑣= velocidade da onda; 𝜌= densidade volumétrica do ar (quantidade de massa por volume); 𝜔 = frequência angular. Nome da Disciplina Nome da Unidade 10 Exemplo 1 A menor variação de pressão captada pelo ouvido humano é da ordem de 20 × 10−6𝑃𝑎. Indique a amplitude de deslocamento das moléculas de ar conside- rando um som, cuja velocidade é de 343 m/s em 1000 Hz. Dados: a densidade do ar é de 1,21 kg/m3. Solução Utiliza-se, para esse cálculo, a seguinte equação: ∆𝑝𝑚 = 𝑣𝜌𝜔𝑆𝑚 Que, isolando a amplitude de deslocamento 𝑆𝑚, resulta em: 𝑆𝑚 = ∆𝑝𝑚 𝑣𝜌𝜔 = ∆𝑝𝑚 𝑣𝜌2𝜋𝑓 = 20 × 10−6𝑃𝑎 (343𝑚/𝑠)(1,21𝑘𝑔/𝑚3)(2𝜋)(1000𝐻𝑧) = 7,67 × 10−12𝑚. Exemplo 2 Determine a equação da variação de pressão de uma onda, considerando o Sistema Internacional (SI), sabendo que Δ𝑝𝑚 = 10 𝑃𝑎 e que essa onda tem velocidade no ar de 340 m/s e frequência de 1020 Hz. Solução A equação solicitada no enunciado é do tipo: ∆𝑝= ∆𝑝𝑚 𝑠𝑒𝑛(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡). Assim, como temos o valor de Δ𝑝𝑚, falta somente encontrar os valores de 𝑘 e 𝜔. Como 𝜔 = 2𝜋𝑓, então: 𝜔 = 2𝜋𝑓 = 2𝜋 × 1020 = 2040𝜋 𝑟𝑎𝑑/𝑠. Nome da Disciplina Nome da Unidade 11 O valor de 𝑘 é dado por: 𝑣 = 𝜔 𝑘 → 𝑘 = 𝜔 𝑣 = 2040𝜋 𝑟𝑎𝑑/𝑠 340𝑚/𝑠 = 6𝜋 𝑟𝑎𝑑/𝑠. Agora, é possível montar a equação da variação de pressão da onda: ∆𝑝= 10 𝑠𝑒𝑛(6𝜋𝑥 − 2040𝜋𝑡). Infrassom e Ultrassom Pode-se classificar o som em faixas de frequências. Na faixa abaixo de 20Hz, o som é denominado infrassom. Acima de 20000Hz ou 20kHz, chama-se ultras- som. O som audível ao ser humano compreende o intervalo de frequências de 20Hz a 20kHz, sendo, ainda, classificado como de baixa, média e alta frequência (Figura 5). Figura 5 – Faixa de frequência de infrassom, ultrassom e som audível Fonte: Reprodução #ParaTodosVerem: representação de faixas de frequência. Sob fundo branco, é mostrada a representação de uma onda senoidal com varia- ção de sua frequência, partindo, da esquerda para a direita, em baixa frequência, com comprimento de onda maior até uma diminuição contínua do espaçamento (comprimento de onda menor), indo da faixa do infrassom, sons audíveis e finalizando na faixa dos ultras- sons. Fim da descrição. Nome da Disciplina Nome da Unidade 12 Espectro sonoro: o conjunto de frequências que compõem um som denomina-se espectro sonoro, sendo similar aos que são vistos na luz branca incidindo em um prisma, em que se verifica a composição de cores. Quando se decompõem o som, observa-se um conjunto de frequências correspondentes. Nível de Pressão Sonora (NPS): é uma escala que relaciona a pressão sonora men- surada com uma referência, geralmente, a partir do limiar da audição do ser humano (20𝜇𝑃𝑎). Utiliza-se a escala logarítmica e expressa-se o NPS em dB: 𝑁𝑃𝑆 = 20 × log ( 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑠𝑜𝑛𝑜𝑟𝑎 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑠𝑜𝑛𝑜𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟ê𝑛𝑐𝑖𝑎 ) 𝑑𝐵 Processos de Medida do Som A sensação da intensidade dos sons que são sentidas pelos seres humanos é deter- minada pelo nível de pressão sonora, que é uma das principais grandezas acústicas. O equipamento que realiza essa medida, denomina-se sonômetro (Figura 6). Figura 6 – Exemplo de um sonômetro digital Fonte: Wikimedia Commons Nome da Disciplina Nome da Unidade 13 #ParaTodosVerem: foto de equipamento. Sob fundo colorido, é mos- trada uma foto de uma pessoa com blusa preta segurando, na mão di- reita, um equipamento denominado sonômetro, do tipo digital, na cor vermelha, e com partes em branco, com um microfone metálico acima. Há uma máquina ao fundo, com uma folha colorida em funcio- namento. Fim da descrição. Os sonômetros ou, como popularmente são chamados, os decibelímetros, são equipamentos que medem o nível de pressão sonora e a apresentam em decibéis (𝑑𝐵). O componente básico de um sonômetro é um transdutor eletroacústico que funciona como um sensor que converte a pressão sonora em sinais elétricos que correspondem ao nível medido, que é mostrado no visor do equipamento. Os componentes básicos desse sistema são: • Microfone; • Pré-amplificador; • Filtro ponderador; • Filtros de 1 𝑛 oitava; • Detector de 𝑟𝑚𝑠 (sigla para Root Mean Square, que significa valor quadrático médio ou valor eficaz); • Ponderador temporal; • Dispositivo indicador. Nome da Disciplina Nome da Unidade 14 Os tipos de um medidor de nível sonoro são descritos a seguir: • Tipo 0: apresenta precisão de ±0,7𝑑𝐵 e são os denominados instrumen- tos de referência, destinados à calibração de outros sonômetros; • Tipo 1: apresenta precisão de ±1,0𝑑𝐵, são instrumentos de precisão usados, geralmente, em laboratórios com controles ambientais; • Tipo 2: apresenta precisão de ±1,5𝑑𝐵, são destinados a medições em campo; • Tipo 3: apresenta precisão de > 1,5𝑑𝐵 e são utilizados para simples ava- liação, pois apresenta baixa precisão.Quando se mede um ruído, nota-se que a forma de onda apresentada é irregular, sendo necessário reduzir essas flutuações de onda. Os sonômetros têm incorporado em seus componentes um ponderador temporal, que aplicam constantes de tempo de resposta, que geralmente são do tipo Rápida (R), Lenta (L), Impacto (I) e Retenção: • Rápida (R): é uma constante de tempo de resposta que apresenta lei- turas com muitas flutuações; • Lenta (L): é uma constante com flutuações de leitura mais lentas; • Impacto (I): é utilizado na medição de sons provenientes de impulsos rápidos ou impactos; Importante! Os filtros ponderadores são os principais componentes respon- sáveis para melhorar o nível sonoro em relação ao nível de audi- bilidade em um sonômetro, fornecendo uma ponderação prévia da intensidade do som em relação à curva de frequências que o ser humano consegue perceber. Nome da Disciplina Nome da Unidade 15 • Retenção: não é realmente uma constante de tempo de resposta, mas é um indicador do maior nível sonoro ocorrido em uma medição, que muitas vezes é necessário conhecer. Para aproximar o espectro sonoro captado pelo equipamento do sistema auditivo humano em relação às diferentes frequências do som, os sonômetros fazem uso de filtros ponderadores. Dessa forma, são aplicadas funções de transferência aos sinais de entrada (sons captados) pelos filtros ponderadores, que se apresentam com as seguintes características: • Filtro ponderador tipo A: aproxima a sensação do som da curva isofô- nica 40 fones, cujos níveis sonoros são moderados (atividades do coti- diano, na faixa de 40 a 60dB) e medições de tons puros, atenuando bai- xas frequências; • Filtro ponderador tipo B: aproxima a sensação do som da curva isofô- nica 70 fones, cujos níveis sonoros são medianos; • Filtro ponderador tipo C: aproxima a sensação do som da curva isofô- nica 100 fones, cujos níveis sonoros sejam elevados; • Filtro ponderador tipo D: direcionada para ruídos de aeronaves, ate- nuando altas frequências. Importante! O filtro ponderador A não é adequado para medir a audibilidade causada por sons complexos (múltiplos tons puros e/ou ruído de banda larga) (BISTAFA, 2006). Nome da Disciplina Nome da Unidade 16 Ruído Denomina-se ruído um conjunto de oscilações acústicas não periódicas re- sultado de uma superposição de várias oscilações audíveis com frequências di- ferentes, podendo ter predominância de baixas, médias e altas frequências, que produz um ruído mais agudo ou mais grave. De acordo com Noceti Filho: “[...] os ruídos também têm seu lado útil, pois devido à sua ri- queza espectral, alguns tipos de ruídos servem de fonte para a síntese da fala, de inúmeros sons da natureza e de sons de ins- trumentos musicais. Além disso, são úteis para a calibração de equipamentos eletrônicos, como sinais de teste, e nas medidas das características de filtros, amplificadores, sistemas de áudio eletroacústicos e outros sistemas.” – NOCETI FILHO, 2018, p. 6 Os ruídos podem ser classificados conforme o nível de intensidade, como: • Ruído estacionário: é um tipo de ruído contínuo com variação despre- zível em um período de observação; • Ruído não estacionário: ruído contínuo com variação significativa du- rante um período; • Ruído flutuante: é um tipo de ruído contínuo, que varia de um valor apreciável durante certo período; • Ruído intermitente: ruído que decresce várias vezes, no nível de ruído de fundo, durante um determinado período; • Ruído de impacto: é um som repentino e impulsivo, como explosões, impactos diretos em uma estrutura etc; Nome da Disciplina Nome da Unidade 17 • Ruído de fundo: é um som presente em um local, sem a ocorrência da fonte sonora, em que o ambiente é influenciado por um som residual proveniente de meio externo e/ou interno. Os ruídos com maior aplicação em Acústica e Audiologia são os denominados ruído branco e ruído rosa. O ruído branco é caracterizado por ser um sinal aleatório que apresenta a mesma intensidade em frequências diferentes, produzindo uma densidade de potência constante. Esse tipo de ruído se assemelha ao ruído de ar comprimido ou a pronúncia de “ch”. A Figura 7, a seguir, ilustra o espectro de um ruído branco, que é plano em relação ao conjunto de frequências. Reflita De acordo com Rodrigues (2020, p. 119), “as frequências do ruído não podem ser discriminadas porque elas diferem entre si por valo- res inferiores aos que podem ser detectados pelo aparelho auditivo”. Nome da Disciplina Nome da Unidade 18 Figura 7 – Espectro de um ruído branco Fonte: Reprodução #ParaTodosVerem: representação de ondas de ruído. Sob fundo branco, é mostrado o espectro de um ruído do tipo branco, represen- tado por diversas ondas na cor azul, na disposição horizontal por todo o gráfico. Fim da descrição. O ruído branco é normalmente utilizado para a obtenção da função de transferência de sistemas diversos, sendo muito utilizado para a equalização de ambientes, como salas de concertos. O ruído rosa (1/𝑓), em uma banda de frequências constante, tem um espectro que decresce 3𝑑𝐵 por oitava (Figura 8), e tem como característica manter uma potência sonora constante entre todas as oitavas. Esse tipo de ruído é muito comum na Natureza. É muito utilizado como simulador de programação sonora, sendo intermediário entre os ruídos branco e vermelho. Sendo assim, o ruído rosa apresenta maior quantidade de energia em baixas frequências. Nome da Disciplina Nome da Unidade 19 Figura 8 – Espectro de um ruído rosa Fonte: Adaptada de Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: representação de ondas de ruído. Sob fundo branco, é mostrado o espectro de um ruído do tipo rosa, representado por diversas ondas na cor azul, que decrescem de -3dB para -25dB, conforme o aumento da frequência. Fim da descrição. Leitura Fundamentos Sobre Ruídos Conheça mais sobre os ruídos branco e rosa acessando o material disponível a seguir. https://bit.ly/3PljWft https://bit.ly/3PljWft Nome da Disciplina Nome da Unidade 20 Instrumentação e Controle do Ruídon Âmbitos Funcional, Individual e Coletivo Quando se deseja estimar os níveis de pressão sonora, é necessário conhecer a potência das fontes sonoras, sendo necessário a realização de uma caracteri- zação acústica dessa fonte, que muitas vezes não está disponível ou não apre- senta viabilidade de determinação. Contudo, quando se deseja abordar o controle do ruído, é necessário conhecer o nível de pressão sonora ou a potência sonora gerada pela fonte (máquina, equipamento, veículo etc.) ou medindo a intensidade sonora do ambiente. Como muitas vezes esses dados não estão disponíveis, faz-se uso de métodos empíri- cos para contornar esse problema. Cada país leva em conta diversos critérios para a avaliação e o controle do ru- ído. Contudo, os estudos desenvolvidos e que originam os procedimentos de controle providenciam métodos associados à aceitabilidade do ruído em relação ao grau de incômodo e aos impactos causados aos humanos. Assim, os procedi- mentos de controle de ruído variam conforme a normalização de cada país. Devido aos efeitos nocivos da poluição sonora causados pelos ruídos indese- jados, denominados barulhos, ou ruídos intensos, torna-se cada vez mais im- portante o controle e o monitoramento dos ruídos, sendo objeto de diversas nor- matizações, sobretudo as relativas ao âmbito funcional. A forma global de avaliação do ruído é a avaliação do nível de intensidade so- nora, juntamente com a frequência sonora, pois a sensação audível do ouvido humano da intensidade do som é levemente atenuada com o aumento da fre- quência, sendo assim, muito importante, a mensuração desses dois fatores (in- tensidade e frequência sonoras). Para atenuar o ruído, faz-se o uso de diferentes estratégias para redução da poluição sonorae do impacto gerado nos seres humanos. Um dos métodos com grande eficácia para o controle do ruído é determinado pelo modelo de Bolt e Nome da Disciplina Nome da Unidade 21 Ingard (HARRIS, 1957). Nesse modelo, a atenuação e o controle do ruído se fa- zem por meio de diversas medidas relacionadas ao controle na fonte, na traje- tória e na recepção do ruído. Para a mensuração e o controle do ruído, é necessário que sejam determina- dos três componentes principais: intensidade, frequência e tempo de duração. Dessa forma, essas medidas possibilitam medir o nível de nocividade presente em um ambiente. Para medir o ruído, utilizam-se dois tipos de equipamentos, denominados sonômetro e dosímetro (Figura 9), sendo este último utilizado para avaliar a “dose” de ruído a que um indivíduo está exposto, isto é, ele registra a energia sonora em determinados períodos pré-determinados para avaliação, por exem- plo, durante a jornada de trabalho de um colaborador, sendo, portanto, reco- mendado para medir a exposição individual de um trabalhador. Leitura Superposição de Ondas A superposição, também chamada de interferência, pode ser vista em detalhes acessando o material disponível a seguir. https://bit.ly/3Lrg63f https://bit.ly/3Lrg63f Nome da Disciplina Nome da Unidade 22 Figura 9 – Exemplo de um dosímetro wireless Fonte: Adaptada de Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: foto de um equipamento. Sob fundo cinza, é mostrado um equipamento denominado dosímetro do tipo digital, nas cores preto e cinza, com uma pequena tela no centro, em cinza claro, da marca Larson Davis. Há um pequeno microfone na parte superior do equipamento, na cor preta. Fim da descrição. A Tabela 1 mostra os limites de tolerância para a exposição contínua a ruídos acima de 85 dBA (decibéis medidos considerando o ponderador A). Nome da Disciplina Nome da Unidade 23 Tabela 1 – Limites de tolerância para ruído contínuo e intermitente Fonte: Adaptada de RODRIGUES, 2020 Com vistas à análise ambiental do ruído e à certa padronização, foi criado, em 1957, um conjunto de curvas-critério de ruído, chamados de Curvas NC, com o objetivo de limitar os níveis de ruído em ambientes de ocupação humana. Para utilização do diagrama das curvas NC, mede-se o nível de ruído no ambiente, considerando as bandas de oitava de 63 𝐻𝑧 𝑎 8 𝑘𝐻𝑧 e, depois, plotam-se os valo- res junto às curvas NC e elas são comparadas. A curva imediatamente acima da curva plotada classifica o nível de ruído do ambiente mensurado. A Figura 10 mostra os diagramas das curvas NC: Nome da Disciplina Nome da Unidade 24 Figura 10 – Diagrama das curvas-critério de ruído ou curvas NC Fonte: Adaptada de BISTAFA, 2006 #ParaTodosVerem: representação de diagrama. Sob fundo branco, é mostrado um diagrama das curvas-critério de ruído, com o nível da pressão sonora da banda de oitava, em decibéis, em função da fre- quência central da banda de oitava, em Hertz. Na direita, é mostrada a faixa de classificação das curvas NC do diagrama conforme o nível de silêncio. Fim da descrição. Para a atenuação dos ruídos, podem-se adotar as seguintes medidas gerais: • Eliminação e ou isolamento da fonte sonora propagadora do ruído; • Desenvolvimento de fontes sonoras, como máquinas e equipamentos que produzam menor intensidade de ruído; Nome da Disciplina Nome da Unidade 25 • Proteção do receptor contra os ruídos que o incidem, podendo ser com a utilização de Equipamentos de Proteção Individual (EPI), como os protetores auriculares; • Instalação de barreiras ativas e passivas para a atenuação e ou reflexão do ruído incidente, protegendo o receptor do ruído. Nome da Disciplina Nome da Unidade 26 Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Livro Acústica de Salas: Projeto e Modelagem BRANDÃO, E. Acústica de Salas: projeto e modelagem. São Paulo: Blucher, 2016. Vídeos Análise 2 (S01A02): Exemplos de Espaços Normados https://youtu.be/nHupm_e-fqg Leitura Perda Auditiva Induzida por Ruído (PAIR) https://bit.ly/3PkVbzX (NRS 6, 7 e 15) Atualização Sobre o Ruído no Trabalho https://bit.ly/467KkQY Manuais Técnicos Sobre Acústica https://bit.ly/3Rp1KUM https://youtu.be/nHupm_e-fqg https://bit.ly/3PkVbzX https://bit.ly/467KkQY https://bit.ly/3Rp1KUM Nome da Disciplina Nome da Unidade 27 Referências BISTAFA, S. R. Acústica aplicada ao controle do ruído. São Paulo: Blucher, 2006. HALLIDAY, D.; RESNICK, R. Fundamentos de Física, volume 2: gravitação, ondas e termodinâmica. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. HARRIS, C. M. Handbook of Noise Control. New York: McGraw-Hill, 1957. Disponível em: <https://archive.org/details/handbookofnoisec00harr/page/n5/mode/2up>. Acesso em: 20/04/2023. NOCETI FILHO, S. Fundamentos sobre ruídos. 2018. Disponível em: <https://www.researchgate.net/publication/327740850_FUNDAMENTOS_SO- BRE_RUIDOS>. Acesso em: 20/04/2023. RODRIGUES, C. G. Ondas, acústica, psicoacústica e poluição sonora. Goiânia: Do Autor, 2020. (e-book) SERWAY, R. A.; JEWETT JR., J. W. Física para cientistas e engenheiros, volume 2: oscilações, ondas e termodinâmica. São Paulo: Cengage Learning, 2011.
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