propriedades do som

Prévia do material em texto

ACÚSTICA
PROPRIEDADES DO SOM
2
FREQUÊNCIA
FREQÜÊNCIA (F) 
É O NÚMERO DE VEZES QUE UMA PARTÍCULA 
COMPLETA UM CICLO DE COMPRESSÃO E RAREFAÇÃO 
(AFASTA DO CENTRO) EM DETERMINADO INTERVALO DE 
TEMPO, AO REDOR DE SEU CENTRO DE EQUILÍBRIO, OU 
SEJA, O NÚMERO DE VEZES QUE ELA PASSA POR UMA 
MESMA FASE DE VIBRAÇÃO.
A unidade de freqüência (SI) é ciclos por segundo, ou Hertz (Hz). 
3
FREQUÊNCIA DO SOM
 Os sons com menos de 20 Hz são chamados de infra-sons e 
os sons com mais de 20.000 Hz são chamados de ultra-sons. 
Esta faixa de freqüências entre 20 e 20.000 Hz é definida 
como faixa audível de freqüências ou banda audível. 
4
FREQUÊNCIA DO SOM
 Dentro da faixa audível, verificamos que o ouvido percebe as 
freqüências de uma maneira não linear. 
 Experiências demonstram que o ouvido humano obedece a Lei de 
Weber, de estímulo/sensação, ou seja, as sensações como cor, 
som, odor, dor, etc., variam como o logaritmo dos estímulos que as 
produzem.
5
FREQUÊNCIA DO SOM
6
FREQUÊNCIA DO SOM
7
FREQUÊNCIA DO SOM
O Homem consegue ouvir sons entre 20 e 20.000Hz, mas nem
todos os seres têm esta particularidade. Na tabela seguinte é
possível comparar as gamas de freqüências audíveis para
vários animais.
Animal Mínimo (Hz) Máximo (Hz)
Elefante 20 10000
Pássaro 100 15000
Gato 30 45000
Cão 20 30000
Chimpanzé 100 30000
Baleia 40 80000
Aranha 20 45000
Morcego 20 160000
Tabela 1 – Gama de frequências que alguns animais conseguem ouvir
8
FREQUÊNCIA DO SOM
Agora, depois de analisar a tabela anterior, será capaz de
responder sobre o porquê de não conseguirmos ouvir os
apitos para cães?
Nós só conseguimos ouvir sons até 20.000Hz, contudo os
cães ouvem até 30.000Hz! Os apitos para cães emitem
sons fora da nossa gama audível, mas que eles ainda
ouvem. Reparem agora na gama de freqüências de um
morcego!
9
OUVIDO HUMANO
10
CURVAS ISOFÔNICAS
O DECIBEL, apesar de resolver o problema das 
intensidades e pressões, que é fisicamente objetivo, não 
expressa a seletividade subjetiva que o ouvido apresenta, 
principalmente, em função da freqüência.
 SONS de mesmo nível de intensidade e freqüência diferentes não 
são percebidos como se fossem igualmente intensos
O ouvido é menos eficiente no caso das freqüências baixas e altas do 
que no caso das freqüências médias ou na faixa da voz.
Para esta resposta medida em FONS, são utilizadas as 
CURVAS ISOFÔNICAS
 A unidade de nível de audibilidade é denominada FON: é a medida do 
nível de audibilidade correspondente à pressão sonora em decibéis 
na freqüência de referência de 1000 Hz .
11
OUVIDO HUMANO
12
CURVAS ISOFÔNICAS
 A UM NÍVEL DE 1000 Hz 
o som emitido e o som 
percebido tem grande 
correlação
 Ex. um som de
 50 dB a 1000Hz
 60 dB a 100Hz
 42 dB a 4000 Hz
 (MESMA SENSIBILIDADE 
AUDITIVA)
 Ou seja, para que o som de 1000hz seja percebido, 
subjetivamente, como se fosse de mesma intensidade que um 
som a 4000Hz, é necessário que ele tenha maior nível sonoro.
13
INTENSIDADE 
 A intensidade do som é a quantidade de energia contida no movimento 
vibratório. Essa intensidade se traduz com uma maior ou menor 
amplitude na vibração ou na onda sonora. Para um som de média 
intensidade essa amplitude é da ordem de centésimos de milímetros.
 A intensidade de um som pode ser medida através de dois 
parâmetros :
a energia contida no movimento vibratório (W/m2)
 a pressão do ar causado pela onda sonora (BAR = 1 dina/cm2)
 Temos intensidades sonoras desde 10-12 W/m2 (limiar de 
audibilidade), até 1 W/m2 (limiar da dor). 
14
INTENSIDADE SONORA
A intensidade sonora medida em decibels é definida 
como Nível de Intensidade Sonora (NIS) ou Sound 
Intesity Level (SIL), em inglês.
15
INTENSIDADE SONORA
Um exemplo do aparelho de som com 20 Watts: 
digamos que o aparelho reproduza 60 dB de nível de 
intensidade sonora no ambiente; com 40 W, o aparelho 
reproduzirá 63 dB, e com 80 W, 66 dB. Da mesma 
forma, um avião a jato produz perto de 140 dB de NIS; 
dois aviões idênticos produzirão 143 dB.
16
INTENSIDADE SONORA (NIS)
Assim, o NIS, medido em decibels, satisfaz a 
construção fisiológica do nosso ouvido. 
Matematicamente podemos escrever :
sendo 
 NIS – NÍVEL DE INTENSIDADE SONORA
 I = a intensidade sonora de um som, 
 I ref = Intensidade sonora de referência
 10 -16 W / cm 2 ou 10 -12 W / m 2 .
NIS
17
INTENSIDADE 
SONORA
18
PERCEPÇÃO DO SOM
19
PRESSÃO SONORA (NPS)
A pressão sonora (P): valor instantâneo do 
desvio da pressão (atm) devido à perturbação 
sonora. A intensidade acústica é proporcional ao 
quadrado da pressão sonora. 
NPS/Lp : Nível de pressão sonora
P: pressão sonora 
Pref: pressão de referência = 2x10-5 N/m2
20
VALORES COMUNS DE NIVEL DE 
PRESSÃO SONORA
21
OPERAÇÕES COM dB
22
ADIÇÃO DE SONS
Os valores em decibels não podem sofrer uma adição 
simples, uma vez que se trata de uma escala 
logarítmica.
Portanto, a combinação de duas fontes sonoras não 
resulta na adição simples de seus NPS ou NIS.
Quando duas fontes sonoras se sobrepõem, o nível de 
pressão sonora aumenta, no MÁXIMO, o valor de 3 dB.
23
ADIÇÃO GRÁFICA
Adição através do gráfico
1. Calcule a diferença, Δ L, entre os dois nívels de pressão 
sonora
2. Use a curva para obter o L+
Adicione L+ ao nível mais elevado para obter o nível global
Ex.
 L1 = 55 dB 
L2 = 51 dB
 Δ L = 4 dB
L+= 1,4 dB
Lt = 55 +1,4 = 56,4 dB
24
ADIÇÃO - GRÁFICA
25
ADIÇÃO - GRÁFICA
26
SUBTRAÇÃO - GRÁFICA
Ex.
 L1 = 58 dB 
L2 = 55 dB
 Δ L = 3 dB
L- = 3 dB
Lt = 58 -3 = 55 dB
27
SUBTRAÇÃO- GRÁFICA
28
MEDIDOR DE NÍVEL SONORO
MEDIDOR DE NÍVEL SONORO: SONÔMETRO, ou 
popularmente, DECIBELÍMETRO
Registra em dB a pressão sonora do local ou níveis de 
intensidade, com filtros de ponderação A, B, C, ou D (Db(A), 
Db(B), Db(C), Db(D), 
É capaz de acumular os sinais dos ruídos em condensador, 
tornando possível a análise das médias e picos sonoros gerados 
pela fonte;
O analisador de freqüência indica a distribuição das freqüências 
do som.
29
MEDIDOR DE NÍVEL SONORO
30
MEDIDOR DE NÍVEL SONORO
Slow: CIRCUITO DE RESPOSTA RÁPIDA
GRANDES OSCILAÇÕES DE NÍVEIS
Fast: RESPOSTA LENTA 
RUÍDOS COM NÍVEIS MAIS CONSTANTES
 Impulsive: IMPULSOS
ACONSELHADOS PARA RUÍDOS DE IMPACTO
31
MEDIDOR DE NÍVEL SONORO
32
MATERIAL ABSORVENTE
MATERIAIS POROSOS OU FIBROSOS
Possuem uma rede de poros interligados
A energia sonora incidente é convertida em calor pela 
fricção das partículas de ar com as paredes do poro, ou 
ainda, pela deformação das paredes dos poros ou fibras
FIBRA DE VIDRO
FELTRO
LÃ MINERAL
LA DE ROCHA
OBS: cuidados devem ser tomados com a pintura de sua 
superfície, pois pode prejudicar a absorção, pela alteração 
de sua porosidade. São melhores para altas freqüências.
33
MATERIAL ABSORVENTE
PAINÉIS OU MEMBRANAS VIBRATÓRIAS
São superfícies vibratórias montadas sobre outra 
superfície sólida, porém com espaço de ar entre elas.
A absorção é resultante da deformação do sistema de 
montagem, ao sofrer a incidência sonora
PAINÉIS SUSPENSOS DE GESSO
VIDROS DE JANELA
MADEIRA E OUTROS
 NA PRÁTICA: qualquer material aplicado sobre uma superfície, 
porém mantendo um espaçamento de ar, funciona como um 
painel vibratório. São melhores para baixas frequências.
34
MATERIAL ABSORVENTE
RESSOADORES
São cavidades que contém ar 
confinado e estão conectadas ao 
ambiente através de uma pequenaabertura.
A energia sonora se propaga pelo ar 
desta abertura, fazendo com que todo 
o ar contido na cavidade vibre. A 
vibração do ar promove a fricção com 
a parede da cavidade, produzindo a 
absorção.
Podem ser constituídos por apenas 
uma cavidade, ou ainda, por painéis 
perfurados.
35
MATERIAL ABSORVENTE
EXEMPLOS DE RESSOADORES
36
MATERIAL ABSORVENTE
RESSOADORES
Também chamados de Ressoadores de Helmholtz
FAIXA DE ABSORÇÃO ESTREITA
37
MATERIAL ISOLANTE
Todo material apresenta capacidade própria de 
reduzir a intensidade sonora, quando aplicado 
entre a fonte e o receptor
Esta capacidade, expressa em decibel, é chamada 
índice de atenuação, perda de transmissão ou índice de 
enfraquecimento sonoro.
38
MATERIAL ISOLANTE
LEI DA MASSA
Todo material deixa-se atravessar pelo som, em 
maior ou menor intensidade; isso vai depender de 
sua massa. Portanto, o isolamento sonoro é 
diretamente proporcional a massa.
100 dB 50dB
100 dB 80 dB
PAREDE DE TIJOLO
TL = 50 dB
PAREDE EM VIDRO
TL = 20 dB
39
MATERIAL ISOLANTE
Fonte: EGAN, 1972
40
MATERIAL ISOLANTE
LEI DA MASSA
O isolamento aumenta 6 dB para cada duplicação 
da massa