Propriedades Acústicas

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PROPRIEDADE ACÚSTICA
CIÊNCIA DOS MATERIAIS
PROF. Dr ELÍDIO ANGIOLETTO
ELTON TORRES ZANONI
INTRODUÇÃO
O que é propriedade acústica?
“Acústica é o estudo da deformação ou vibração do meio material” – (AULD, 1974).
Patologias associadas a poluição sonora são em geral
Distúrbios do sono
Gastrite
Falta na eficiência
Surdez
Som - é uma onda mecânica decorrentes de vibrações moleculares ou atômicas
2-30
Emissor
Meio
Ondas Longitudinais
Ondas Transversais
 Figura 1 - Onda longitudinal e transversal 
INTRODUÇÃO
3-30
Onda acústica se propaga em um material através da vibração ou movimento elástico do retículo cristalino
Lei de Hooke 
INTRODUÇÃO
4-30
Figura 2 - Partícula na posição de equilíbrio e sua deformação no estado sólido
Fônon
Figura 3 - Propagação da onda acústica pelo material
INTERAÇÃO SOM-MATERIAL
5-30
O deslocamento da partícula é função da posição inicial e do tempo, dito então um sistema variante no tempo.
5
Thomas Young
Módulo de Young
(AULD; GREEN, 1974)
INTERAÇÃO SOM-MATERIAL
6-30
Velocidade do som
Densidade do material
Módulo de elasticidade
(CANDIAN; SALES, 2009; NOGUEIRA; BALLARIN, 2007)
INTERAÇÃO SOM-MATERIAL
7-30
Velocidade de propagação do som em diversos materiais
Material
Densidade
Velocidade do som, m/s
Sólidos
Acetato de vinilo etileno (EVA)
0,94
1800
Aço (em geral)
7,67 – 8,03
5000 – 6900
Aço duro
–
5874
Aço inoxidável
7,89
5790 – 5980
Aço macio
7,8
5960
Alumínio
2,7
6200 – 6374
Borracha
1
1550
Borracha
0,97
1530
Borracha macia
–
1070
Borracha natural
–
1550 – 1830
Borracha natural c/ 40 PHR de negro de carbono
–
1680
FONTE: http://ctborracha.com/?page_id=1485
INTERAÇÃO SOM-MATERIAL
8-30
Tabela 1 - Velocidade do som em diferentes sólido 
Cobre
8,93
3560 – 5010
Cortiça
0,15 – 0,20
500
Ebonite
–
2500
Ebonite
1,11
1450
Ferro
7,69
3170 – 5900
Ferro fundido
7,22 – 7,80
4600
Granito
2,55 – 2,75
4000 – 6400
Isobutilenoisopreno (IIR)
1,11
1800
Isobutilenoisopreno (IIR) c/ 40 PHR de negro de carbono
–
1600
FONTE: http://ctborracha.com/?page_id=1485
INTERAÇÃO SOM-MATERIAL
9-30
Continuação Tabela 1 - Velocidade do som em diferentes sólido
Madeira (em geral)
0,315 – 0,977
1400 – 4800
Madeira Carvalho
0,657 – 0,977
3381 – 4310
Madeira Cedro
0,315 – 0,492
4400
Madeira Freixo
0,526 – 0,638
4670
Madeira Nogueira
0,454 – 0,590
4700
Madeira Olmo
0,554 – 0,658
1400
Madeira Pinho
0,373 – 0,638
3320 – 4760
Madeira Sequoia
0,415 – 0,436
4800
Madeira Sicômoro
0,539 – 0,690
4460
Madeira Sobreiro
0,657 – 0,977
4470
Policloropreno (CR)
–
1510
Policloropreno (CR)
1,31
1600
Poliuretano (PU)
1,16
1680
Poliuretanos (PU)
1,04 – 1,30
1330 – 2090
Silicone (RTV)
1,020 – 2,830
730 – 1160
Vidro
2,2 – 3,6
4380 – 6790
FONTE: http://ctborracha.com/?page_id=1485
INTERAÇÃO SOM-MATERIAL
10-30
Continuação Tabela 1 - Velocidade do som em diferentes sólido
Determinação de outras propriedades mecânicas
(LEVY; E. BASS; STERN, 2001; CALLISTER, 2014)
INTERAÇÃO SOM-MATERIAL
11-30
Blindagem Acústica
“Transformação da energia mecânica vibratória em energia térmica “ – NAKAMURA, 2006 
 
A absorção acústica
 
E = Energia absorvida
E0= Energia inicial
α = Coeficiente de atenuação
t= Tempo
(NAKAMURA, 2006;LEVY; E. BASS; STERN, 2001)
ISOLAMENTO ACÚSTICO
12-30
Razão da perda de energia
Q= razão da perda de energia
α= Coeficiente de atenuação
E= energia
Onde v é a velocidade do som
ISOLAMENTO ACÚSTICO
Figura 4 – Reflexão, absorção e transmissão do som
13-30
Os materiais geralmente usados para blindagem acústica são lã de vidro, cortiça, isopor (poliestireno expandido), poliuretano, espumas em geral, etc.
Fonte: (MORESCHI, 2012)
ISOLAMENTO ACÚSTICO
Tabela 2 – Coeficiente de absorção acústica de diferentes materiais
14-30
A absorção da onda muda de acordo com a frequência
Figura 5 - Dependência do isolamento acústico versus a frequência do som de um compensado de madeira (1) e de uma parede de alvenaria (2)
ISOLAMENTO ACÚSTICO
Fonte: (MORESCHI, 2012)
15-30
Materiais com propriedades acústicas
 Lã de vidro
 Lã de rocha 
 
 Vermiculita
(CATAI; PENTEADO; DALBELLO, 2006)
ISOLAMENTO ACÚSTICO
16-30
Lã de vidro
Material leve e de fácil manipulação composta por sílica e sódio aglomerado e resina. A onda sonora é absorvida e dissipada rapidamente. Além de isolante acústico, também é um bom isolante térmico. Usado entre paredes, em forma de sanduiche, para melhorar a absorção acústica.
Lã de rocha
Composta de fibras oriundas de basalto aglomerado em resina, também possui propriedades de isolamento acústico, além de ser isolante térmico, anti-parasita entre outras propriedades de uso civil.
16
 Espumas de Poliuretano
 Fibra de coco
(CATAI; PENTEADO; DALBELLO, 2006)
ISOLAMENTO ACÚSTICO
17-30
Fonte: http://revista.casavogue.globo.com/design/suecos-criam-paineis-acusticos-com-palha/
Painéis Acústicos 
 Träullit Hexagons
Criado por três suecos:
Petrus Palmér, John Löfgren e Jonas Pettersson
Da necessidade de retirar o eco do prédio.
Os painéis são feitos de palha de madeira misturados a argamassa
ISOLAMENTO ACÚSTICO
18-30
 (MORESCHI, 2012)
ISOLAMENTO ACÚSTICO
19-30
ARTIGO
20-30
 Honeycomb sandwich panels
Usados em aeronaves
Indústria automobilística
Absorção de energia
ARTIGO - INTRODUÇÃO
21-30
Nanotubo de carbono
Aramida
Borracha Latex
ARTIGO - EXPERIMENTAL
22-30
Figura 1- Disposição das fibras de vidro dentro das células
ARTIGO - EXPERIMENTAL
23-30
Figura 2 - Influencia da fibra de vidro na propriedade acústica do painel 
ARTIGO - RESULTADOS
24-30
Figura 3 - Influencia da fibra de vidro na propriedade acústica do painel 
ARTIGO - RESULTADOS
25-30
Figura 4 - Influencia da fibra de vidro na propriedade acústica do painel 
ARTIGO - RESULTADOS
26-30
As fibras de vidro muda a ressonância acústica
As fibras disposta de forma aleatória melhora a perda de transmissão acústica
CONCLUSÃO
27-30
Som é vibração mecânica de átomos e moléculas
Ondas acústicas interagem com átomos dos materiais
Velocidade do som depende das características do meio
Materiais rígidos são bons condutores de som (fônon)
Materiais porosos e moles possuem maiores índices de absorção acústica (espumas e fibras)
RESUMO
28-30
AULD, B. A.; GREEN, R. E. Acoustic Fields and Waves in Solids: Two Volumes. Physics Today, v. 27, n. 10, p. 63, 1974. 
CALLISTER, W. D. Materials Science and Engineering an introduction. 9o. ed. [s.l.] Wiley, 2014. 
CANDIAN, M.; SALES, A. Aplicação das técnicas não- destrutivas de ultra-som, vibração transversal e ondas de tensão para avaliação de madeira. Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, v. 9, n. 4, p. 83–98, 2009. 
CATAI, R. E.; PENTEADO, A. P.; DALBELLO, P. F. Materiais, Técnicas E Processos Para Isolamento Acústico. Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, p. 4205–4216, 2006. 
LAZZARINI, V. E. P. Elementos de Acústica. p. 47, 1998. 
LEVY, M.; E. BASS, H.; STERN, R. Modern Acoustical Techniques for the Measurement of Mechanical Properties. [s.l.] ACADEMIC PRESS, 2001. v. 1
MORESCHI, J. C. Propriedades da madeira. p. 208, 2012. 
NOGUEIRA, M.; BALLARIN, A. W. R e v i s t a E n e r g i a n a A g r i c u l t u r a. Energia na Agricultura, v. 22, n. 3, p. 86–101, 2007. 
REFERÊNCIAS
29-30
PROPRIEDADE ACÚSTICA
CIÊNCIA DOS MATERIAIS
PROF. Dr ELÍDIO ANGIOLETTO
ELTON TORRES ZANONI