Trabalho de física

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Universidade Federal de São João del-Rei
Campus Alto Paraopeba
DISPOSITIVO PARA ABAFAR SOM ATRAVÉS DE APLICATIVO NO SMARTPHONE 
Trabalho apresentado como parte das exigências da disciplina Fenômenos Mecânicos sob responsabilidade da prof. Kelly Beatriz Vieira Torres Dozinel.
 
 Eduarda Chaboudet Heringer – 174200009
 Gabriel Oliveira Gomes – 0011074
 João Felipe Franklin Pereira - 164100038
 Leandra Veiga Guimaraes - 174200011
Ouro Branco – MG
Maio / 2018
RESUMO
O vigente trabalho visa utilizar métodos a partir do conhecimento de ondas sonoras para desenvolver pesquisas para criar um protótipo capaz de abafar ondas sonoras a partir de um aplicativo para smartphone. Esse projeto foi pensado por alunos na Universidade Federal de São João del-Rei, a partir dos conhecimentos obtidos na aula de fenômenos Mecânicos (Física 1). A ideia principal do protótipo é conseguir amenizar barulhos incômodos para os indivíduos, sendo esses, de baixas, médias ou altas frequências. Dessa forma, pode-se diminuir com o uso a longo prazo doenças relacionadas a audição e doenças mentais que são relacionadas a esse sentido.
Palavra-chave: Som. Audição. Abafador. Física. Ondas Sonoras.
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 3
DESENVOLVIMENTO 
2.1 Som ........................................................................................................................... 3
2.2 Tipos de ruídos ......................................................................................................... 4
OBJETIVO ..................................................................................................................... 6
METODOLOGIA .......................................................................................................... 6
CONCLUSÃO ................................................................................................................7
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 8
1. INTRODUÇÃO
No nosso dia- a- dia, em todos nossos passos, sempre há presença de som. Alguns que nos agradam, outros que incomodam e outros até prejudiciais a nossa saúde auditiva. 
A Perda Auditiva Induzida por Ruído (PAIR) é uma das doenças que vem aumentando o seu índice de vítimas, devido ao fato de que hoje a população está sempre exposta a diversos tipos de ruídos, seja eles no trabalho, nas ruas e até mesmo em sua própria casa (KJ, 2010).
No entanto, a PAIR poderia ser evitada se houvesse um controle de exposição ao ruído, ou seja, controlar ou eliminar a fonte sonora. Essa exposição ao ruído intenso ocupacional pode ser minimizada com a utilização de equipamentos de proteção auditiva. (MEINKE,2012)
O objetivo deste estudo foi avaliar uma forma inovadora de abafar o ruído em escalas maiores, através de um aparelho que cria uma “cápsula de privacidade para garantir maior conforto as pessoas no seu dia-a-dia em situações simples e até mesmo em situações e escalas maiores, como por exemplo, abafar o barulho dentro de uma empresa.
2. DESENVOLVIMENTO
2.1 O som
O som é uma consequente sensação de uma perturbação na atmosfera causada por um emissor. Ela consiste em rápidas variações da pressão atmosférica que irão se propagar em forma de ondas até a audição. Essas ondas são mecânicas, isto é, necessitam de um meio material para se propagarem. Além disso, são longitudinais e tridimensionais, o que significa que são causadas por vibrações com a mesma direção de propagação e se propagam em todas as dimensões. 
	Uma onda é composta por cristas e vales que são, respectivamente, pontos de maior intensidade (topo da onda) e pontos de menor intensidade. O ponto entre esses dois componentes é chamado de nível médio e a distância entre eles é denominada de amplitude. Já a distância entre duas cristas consecutivas ou dois vales consecutivos é 
chamada de comprimento de onda. Também se tem o período, que é o tempo que uma oscilação leva para se repetir, e a frequência, que mostra quantas vezes uma oscilação se repete por unidade de tempo. O som emitido por uma fonte sonora que vibra com baixa frequência é chamado de som grave, e o som agudo é aquele que vibra com uma alta frequência. 
Figura 1- Componentes de onda
 
	
	As frequências de ondas sonoras audíveis pela audição humana se encontram entre 20 Hz e 20000 Hz (20 kHz). Abaixo desse nível se encontram os infrassons e acima estão os ultrassons. 	
O som é captado pelos ouvidos, decodificado e interpretado pela região denominada córtex auditivo. As ondas sonoras, ao atingir a orelha, vão para o interior do canal auditivo, onde está localizado o tímpano, que é uma membrana muito sensível, na qual pequenas variações de pressão são capazes de colocá-la em estado de vibração. Essas vibrações são transmitidas a três ossos, o martelo, a bigorna e o estribo, respectivamente.
Durante a passagem da vibração entre o conjunto de ossos, as vibrações são ampliadas de modo que o ouvido passa a ter capacidade de perceber sons de intensidades muito baixas. Com essa ampliação, as vibrações alcançam o ouvido interno que possui forma de um caracol, onde estão localizados pequenos pelos e um líquido que facilitam a propagação do som. Depois de passar por essa estrutura, as ondas estimulam as células nervosas que enviam os sinais ao cérebro através de um nervo auditivo. Lá esses sinais sofrem mudanças que fazem com que o ser humano tenha a percepção do som.
2.2 Tipos de ruídos
  	Os ruídos presentes no cotidiano possuem diferentes intensidades. Dessa forma, os ruídos podem ser classificados em diversas classes, como, por exemplo:
 i) Quietos: são aqueles que não apresentam intensidades perto do nulo.
       ii) Limiar da audição: são aqueles que possuem um nível mínimo de pressão acústica eficaz necessária para provocar uma sensação auditiva, num ambiente silencioso
       iii) Limiar da dor: esse depende da sensibilidade dolorosa, individual, da intensidade do estímulo e do limite a partir do qual a pessoa passa a ter percepção ou sensação dolorosa, ou seja, são aqueles ruídos capazes de provocar irritação e dor em um determinado indivíduo.
       iv) Prejudicial: são ruídos intensos que presentes em altas intensidades e continuidade podem gerar complicações e leves e até mesmo irreversíveis à saúde. Alguns ruídos, que possuem intensidades muito altas nem precisam ser continuam para gerar algum dano.
Para exemplificar a descrições acima temos a Tabela 1 que apresenta alguns valores típicos de intensidade de nível sonoro. 
Como pode ser visto na tabela acima, os sons que estão na nossa rotina possuem variadas intensidades que podem ou não ser prejudiciais à saúde, seja com exposição a longo prazo ou não.
3. OBJETIVO 
	Desenvolver pesquisas para montar um protótipo de abafador de ruídos que possibilite o indivíduo escolher quais sons ele vai ouvir em determinado ambiente através de um aplicativo no smartphone, criando assim um meio mais silencioso e com menos ruídos.
	
4. METODOLOGIA
O aparelho consiste na detecção do som que o indivíduo deseja abafar ou diminuir no ambiente, analisando sua frequência e, em seguida, produzindo uma frequência invertida que cancela o barulho. Ou seja, o aparelho seria baseado no princípio da física denominado interferência. Ela ocorre quando duas ondas de mesma natureza se sobrepõem em um mesmo ponto do meio de propagação. Quando as ondas estão em oposição de fases e possuem mesma amplitude, ocorrea interferência destrutiva, isto é, nesse caso, o cancelamento do som.
Figura 2- Soma de duas ondas que causam a anulação do som
Assim, a ideia é utilizar o microfone do smartphone para captar o som, amplificá-lo e aplicá-lo a um CODEC, que é um programa que codifica e decodifica o arquivo de som, favorecendo a compactação para armazenagem e descompactação para visualização. Ele irá processar o sinal para aplicá-lo em um DSP (microprocessador especializado em processamento digital de sinal). O mesmo é então trabalhado para ter sua fase invertida digitalmente e é novamente aplicado ao CODEC, porém, agora no sentido inverso, e é amplificado e reproduzido de tal forma a cancelar o ruído.
Figura 3- Esquema de como funcionaria o dispositivo
5. CONCLUSÃO
Portanto, esse tipo de equipamento pode ser aplicado com uma certa facilidade em determinados tipos de ambientes, onde nada impeça a abafação do ruído com a sua frequência inversa. Ainda vale destacar que esse tipo de produto possui uma composição com matérias que não são pesados e que com um responsável experiente não há dificuldades na instalação, porém é necessário ainda fazer maiores estudos para melhorar algumas limitações encontradas, como por exemplo, os sons agudos onde o som emitido e o de cancelamento ficam muito próximos, podendo assim diminuir a eficiência do produto quando o indivíduo se movimentar.
Sendo assim, esse equipamento possui grandes chances de ser de grande utilidade tanto individuais, tanto grupais (ambiente de trabalho, escolas, estações de trem), fazendo com que o estresse relacionado a ruídos diminua, além de evitar doenças auditivas mais graves.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. KJ, Nondahl DM, Tweed TS, Wiley TL, Klein BEK, Klein RM et al. Education, Occupation, Noise Exposure History and the 10-yr Cumulative Incidence of Hearing Impairment in Older Adults. Hear Res. 2010; 264(1-2):3-9. 2. Meinke DK, Morata TC . Awarding and promoting excellence in hearing loss prevention. Int J Audiol. 2012;51:63
2. Meinke DK, Morata TC . Awarding and promoting excellence in hearing loss prevention. Int J Audiol. 2012;51:63.
3. TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros - Mecânica,
Oscilações e Ondas, Termodinâmica. 5.ed. LTC, 2006.