Conforto Ambiental_Acústica

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3. Comportamento sonoro 
 O som é uma vibração, ou perturbação física de um meio material, que se propaga a 
partir de uma fonte sonora, na forma de ondas esféricas. Porém, quando se propaga, pode 
encontrar duas situações que dificultam este modelo simples: a presença de obstáculos na 
trajetória de propagação e a não uniformidade do meio, causada por ventos e/ou gradientes de 
temperaturas (o que pode acontecer em ambientes externos). 
 Quando uma onda sonora incide sobre um obstáculo, a onda sonora propicia três 
situações: uma parte da onda é transmitida através do material, outra parte é absorvida pelo 
obstáculo e o restante é refletido. A parte da energia sonora que é absorvida depende do 
coeficiente de absorção e principalmente da natureza do material (veja Figura 3.1). 
 Ao reter grande quantidade de ondas sonoras transformando-as em energia, diz-se que 
o material apresenta boa absorção acústica, ou seja, se trata de um material absorvente, e ao 
refletir grande parte da energia sonora, diz-se que o material se trata de um bom isolante 
acústico. 
 
Figura 3.1. Onda sonora ao incidir em um obstáculo. 
 
Assim, para especificar as formas e os materiais a serem aplicados em certo 
ambiente/espaço, primeiramente deve-se conhecer/compreender o comportamento do som, 
para então determinar o desempenho acústico do ambiente. O arquiteto com seu vasto 
conhecimento técnico em materiais para tratamento acústico pode trabalhar os espaços de forma 
adequada ao uso a que se propõe, atendendo as especificações de projeto e as necessidades que 
se refere ao conforto acústico. 
 
3.1. Reflexão 
O som que ouvimos/percebemos é a composição do som que é emitido diretamente pela 
fonte sonora (chamado de som direto), mas também das reflexões sofridas pela onda sonora. 
Existe uma semelhança do comportamento do som com o comportamento da luz, lembrando 
que o comprimento de onda das ondas sonoras são menores que os da luz. No entanto, a reflexão 
sonora obedece às leis da reflexão da luz, ou seja, a reflexão do som ocorre da mesma forma 
que a reflexão da luz. 
A reflexão dos raios sonoros é muito importante para a análise da propagação acústica 
dentro de ambientes fechados, pois as superfícies que constituem o ambiente funcionam como 
espelhos acústicos que servem na distribuição dos raios de uma maneira mais homogênea e, 
possivelmente, intensificando os sons em pontos mais distantes da fonte sonora. 
Quando uma onda sonora se propaga em um obstáculo, como uma parede, incide sobre 
a barreira e retorna para o meio no qual estava propagando-se. Assim como a luz, ao encontrar 
uma superfície plana e rígida a onda sonora/raio sonoro é refletido segundo um ângulo de 
reflexão igual ao ângulo de incidência, o que permite estabelecer a direção das ondas refletidas 
(Figura 3.2). Desse acontecimento, originam-se três outros, o reforço, o eco e a reverberação, 
dependendo do intervalo de tempo entre a percepção do som direto e refletido. Para que ocorra 
reflexão é necessário que o espelho acústico tenha sua superfície maior que o comprimento de 
onda do som emitido. Chamamos de som direto o som que é captado pelo ouvido humano que 
parte da fonte e não se depara com obstáculos e suas reflexões subsequentes sofridas pela onda 
sonora em um ambiente. 
 
Figura 3.2. Reflexão de uma onda sonora. 
 
 A reflexão em uma superfície é diretamente proporcional à dureza do material, ou seja, 
a quantidade de energia refletida depende da natureza mais ou menos absorvente do obstáculo. 
Superfícies “duras” são mais reflexivas, enquanto superfícies “macias” mais absorventes. Por 
exemplo, um muro coberto de vegetação refletirá menos energia que um muro de concreto. 
Paredes de concreto, mármore, azulejos, vidro, etc. refletem quase 100% do som incidente. Um 
ambiente que contenha paredes com muita reflexão sonora, sem um projeto acústico 
aprimorado, terá péssima inteligibilidade da linguagem. É o que acontece, geralmente, com 
grandes igrejas, salões de clubes, etc. 
O raio sonoro refletido tem seu ângulo em relação à superfície igual ao de incidência – 
como se fosse sua imagem em um espelho (veja Figura 3.3). Essa lei é válida tanto para uma 
superfície plana quanto para uma superfície curva. 
 
 
Figura 3.3. Reflexão em (a) superfície plana e (b) superfície curva. 
 
onde N é a normal à superfície, 𝜃𝑖 é o ângulo de incidência e 𝜃𝑟 é o ângulo refletido. Contudo 
a forma da superfície – plana, convexa ou côncava – interfere na direção do raio refletido. 
Baseando-se nesse princípio, pode-se desenvolver estudos geométrico-acústicos simplificados 
observando para onde a onda sonora é refletida. 
 A incidência do som sobre superfícies planas e convexas resulta em raios sonoros 
refletidos e bem distribuídos no interior das salas (Figura 3.4). 
 
Figura 3.4. Incidência e reflexão do som sobre superfície conexa. 
 
 Entretanto, a incidência do som sobre superfícies côncavas faz com que as ondas sonoras 
refletidas tendam a convergir para um ponto em comum, o foco (Figura 3.5). 
 
Figura 3.5. Reflexão do som sobre superfícies côncavas. 
 
 Resumidamente podemos dizer que as superfícies convexas tendem a realizar o 
espalhamento do som, enquanto as superfícies côncavas tendem a realizar a convergência do 
som. Porém, para raios convergentes há formação de um foco, o que é um elemento 
problemático quando se localiza na área de ouvintes (espectador) porque pode favorecer o 
aparecimento de eco no local, visto que promovem a concentração de reflexões num mesmo 
ponto (Figura 3.6a). Portanto, espaços onde o comportamento acústico é importante deve-se 
analisar com cuidado a inserção de superfícies côncavas para que não se tornem prejudiciais a 
função acústica do espaço. O arquiteto ao projetar uma superfície côncava em um ambiente 
qualquer tem que levar em consideração a distância entre a área de recepção sonora com a 
região de focalização dos raios, com isso, não perceberá o eco. Nesse sentido, a área de recepção 
sonora deve estar afastada da região de focalização dos raios para que o eco não seja percebido 
(Figura 3.6b), ou seja, nem a fonte nem o receptor devem estar dentro da projeção do círculo 
que contém a superfície côncava, a reflexão dessa superfície é acusticamente aceitável e pode 
agir como dispersora do som. 
 
(a) (b) 
Figura 3.6. (a) Concentração sonora em superfície côncava. (b) Área de recepção afastada da focalização da 
superfície côncava. 
 
 Enquanto os raios sonoros tendem a se concentrar ao serem refletidos por uma superfície 
côncava, as superfícies convexas tendem a difundi-los. Esse fenômeno de espalhamento dos 
raios sonoros é chamado de difusão. Assim, quando ocorre a difusão dos raios sonoros 
(espalhamento) a área de abrangência dos raios refletidos é maior que aquela promovida por 
uma superfície plana (Figura 3.7). 
 
Figura 3.7. Difusão em uma superfície convexa. 
 
Obs.: A maior abrangência dos refletores convexos resultam em uma onda sonora refletida de 
menor intensidade que aquela promovida por um refletor plano. Isso ocorre porque a área de 
distribuição da energia sonora torna-se maior. No entanto, para o arquiteto, trata-se de um 
instrumento valioso (projetar espelhos acústicos difusores), porém sua curvatura não deve ser 
exagerada, para que a perda de energia não seja muito acentuada. 
 
 Um exemplo desse recurso foi adotado pelo arquiteto Oscar Niemeyer. Explorando a 
plasticidade do concreto, utilizou a forma convexa interna na cobertura da Catedral de Nossa 
Senhora Aparecida em Brasília, permitindo, assim, a difusão dos raios por todo o ambiente 
(Figura 3.8). 
 
Figura 3.8. Forma convexa utilizada na Categral de Brasília. 
 Outro fator importante que deve ser analisado é a frequência da onda sonora emitida, 
pois sons de alta frequência, portanto de pequeno comprimento de onda,tendem a sofrer 
reflexões mais comumente que os de baixa frequência, cujos comprimentos de onda são 
maiores, se comparados às superfícies/obstáculos. Assim, um som de alta frequência é 
facilmente refletido por pequenos objetos, provocando sombras acústicas nas regiões 
imediatamente posteriores a esses objetos (veja Figura 3.9). 
 
Figura 3.9. Sombra acústica e frequências sonoras. 
 
 Em projetos, esse fato deve ser muito observado, para que os lugares onde há interesse 
na recepção sonora não sejam prejudicados pelas sombras acústicas. 
 A reflexão deve ser explorada arquitetonicamente (forma e direcionamento) de modo a 
permitir o reforço e distribuição sonora aumentando a intensidade e a homogeneidade no 
ambiente. Em auditórios, esse recurso é muito utilizado, pois como o som direto tende a perder 
sua intensidade, principalmente para os lugares afastados da fonte, os espelhos acústicos 
colaboram na intensificação do nível sonoro (Figura 3.10). 
 
Figura 3.10. Reforço e distribuição sonora. 
 
 A queda de intensidade sonora não ocorre apenas em decorrência da distância, mas 
também em função da absorção sonora dos materiais. Ao incidir sobre uma superfície, parte da 
energia sonora é refletida, enquanto outra parte é absorvida pelo material (Figura 3.11). 
Normalmente, quanto mais poroso o material, maior a absorção. Cada vez que o raio sonoro 
sofre uma reflexão, tende a perder energia, numa porcentagem que varia em função do material 
que reveste a superfície. A Tabela 1 mostra o coeficiente de absorção de alguns materiais. 
 
Tabela 1. Coeficiente de absorção de alguns materiais para determinadas frequências. 
Materiais Coeficiente () 
125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz 
Reboco áspero 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,07 
Chapas de mármore 0,01 0,01 0,01 0,02 - - 
Tapete de 5 mm sobre 
base de feltro 
0,07 0,21 0,57 0,66 0,81 0,72 
Uma pessoa com cadeira 0,33 - 0,44 - 0,4 - 
Público em ambientes 
muito grandes, por pessoa 
0,13 0,31 0,45 0,51 0,51 0,43 
Janela aberta 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 
Lã mineral de 50 mm 
coberta de papelão denso 
0,74 0,54 0,36 0,32 0,30 0,17 
 
 Por exemplo, um coeficiente  = 0,01 significa absorção de 1% da energia do raio 
sonoro, e devolução de 99% para o ambiente (por reflexão). Enquanto um coeficiente  = 1,0 
significa uma absorção de 100% de energia do raio sonoro e devolução para o ambiente de 0%. 
A janela aberta é um exemplo de absorção igual a 100%. 
Portanto, quanto maior é o número de reflexões sofridas por um raio sonoro, menor a 
sua intensidade (Figura 3.11). 
 
 
Figura 3.11. Som direto e primeiras reflexões. 
 Assim como os materiais, as pessoas também agem como elementos absorvedores 
sonoros; por isso, no caso de espaços como auditórios, grande parte da absorção sonora se deve 
à presença da plateia. 
 A absorção sonora dos materiais é nitidamente percebida quando, por exemplo, 
distribui-se móveis em um ambiente. Enquanto com o ambiente vazio pode-se notar reflexões 
excessivas, tornando o som confuso, com o ambiente ocupado por móveis essas reflexões 
passam a ser absorvidas por eles, facilitando a inteligibilidade sonora (Figura 3.12). 
 
 
Figura 3.12. Reflexão e absorção nos ambientes. 
 
3.1.1. Defeitos acústicos 
 A vibração sonora que chega ao receptor é a composição do som direto e das reflexões 
(Figura 3.13). 
 
Figura 3.13. Som direto e som refletido. 
O intervalo de tempo que existe entre a chegada do raio sonoro direto e a chegada dos raios 
refletidos é decorrência da distância percorrida por cada um desses raios. Como, normalmente, 
o raio direto percorre menor distância, é o primeiro a alcançar o receptor. Chamamos de 
persistência sonora o mínimo intervalo de tempo necessário para que o ouvido humano consiga 
perceber sons emitidos por fontes sonoras distintas. O tempo de persistência sonora é de 0,1 s. 
 
3.1.1.1 Eco 
 Ocorre eco quando o som refletido por um obstáculo atinge o receptor em um tempo 
superior ao tempo da persistência sonora (0,1 s), ou seja, um som é produzido, ele vai atingir 
um obstáculo e vai retornar ao receptor em um tempo superior a 0,1 s (tempo de persistência 
sonora) (Figura 3.14). Se ouve o som original e depois o som refletido. 
 
Figura 3.14. Eco. 
 Existe uma distância mínima para ocorrência do eco. Podemos considerar a velocidade 
do som 340 m/s e usar a ideia de velocidade média, tal que: 
𝑣 =
2. ΔS
Δt
 
340 =
2. ΔS
0,1
 
2. ΔS = 34 
ΔS = 17 m 
 Portanto, quando você pensa em eco e, por exemplo, numa casa vazia como 
cômodos vazios e você gritando e ouvindo sua própria voz não é eco. 
 
3.1.1.2. Reverberação 
 Em um ambiente fechado, onde ocorre múltiplas reflexões sonoras, manifesta-se 
também o fenômeno reverberação. Ocorre reverberação quando o som refletido atinge o 
receptor em um tempo inferior a 0,1 s. O efeito causado na reverberação é um prolongamento 
do som original, ou seja, não dá tempo do receptor (ouvido) realizar a distinção entre os dois 
sons. Cada ambiente terá o seu tempo de reverberação próprio, em função do seu volume e da 
composição dos seus materiais de revestimento. Por influência das reflexões, a intensidade do 
som será maior e o estímulo sonoro será percebido por um período de tempo mais longo. 
 
 A reverberação é um fenômeno que possui importância na avaliação da sonoridade de 
salas de aula, auditórios, teatros, salas de concerto, etc. 
 A equação de Sabine traduz o tempo de reverberação: 
𝑇𝑟 =
0,16. 𝑉
𝐴
 
Onde 𝐴 = ∑ 𝑆. 𝛼𝑠; A é a área de absorção equivalente (m²); S é a área das superfícies que 
compõem o ambiente (m²) e 𝛼𝑠 é o coeficiente de absorção acústica Sabine. 
 É fácil observar a ocorrência de reverberação, se for considerada a emissão de uma fonte 
sonora (voz humana) em um campo aberto, isento de superfícies verticais, e se for comparada 
a mesma fonte sendo emitida no mesmo terreno, porém dentro de uma edificação (Figura 3.15). 
Por influência das reflexões, o som percebido será de maior intensidade, apesar de a potência 
da fonte continuar a mesma, e o estímulo sonoro será percebido por um período de tempo mais 
longo. 
 
Figura 3.15. Propagação ao ar livre e no interior de uma edificação. 
 
3.2. Difração 
 É a mudança sofrida na direção de uma onda sonora devido ao seu encontro com um 
obstáculo. O fenômeno dependerá da relação entre o tamanho do obstáculo e o comprimento 
de onda da onda. Como as superfícies devem ser grandes em relação ao comprimento de onda, 
para que atuem como refletoras, no caso dos sons de baixa frequência (grande comprimento de 
onda), é mais comum que ocorra, em vez da reflexão, o fenômeno da difração. A onda sonora 
se comporta como se o objeto apenas redirecionasse sua propagação e contorna o obstáculo. As 
arestas do objeto atuam como um novo centro de propagação, de forma que a onda sonora se 
altera/modifica, como se o obstáculo fosse uma nova fonte, e continua sua propagação. 
Por conta deste fenômeno o som passa por pequenas frestas ou orifícios, por cima de 
muros, contorna anteparos e colunas. Um exemplo para fácil entendimento, é o de ondas planas 
geradas num tanque de onda, incidindo sobre uma barreira que tem uma abertura pequena frente 
ao comprimento de onda, . Depois de superada a barreira, as frentes de onda são circulares, 
centradas na abertura. Esse encurvamento da frente de onda é a difração (veja Figura 3.16). 
 
Figura 3.16. Difração numa cuba de ondas. 
 
 É o fenômeno que explica o funcionamento das barreiras acústicas, muito importantes 
para o controle de ruído urbano. 
 
3.3. Refração 
 Recebe o nome de refração a mudança de direção que sofre uma onda sonora quando 
passa de um meio de propagação para outro. Essa alteração de direção é causada pela variação 
da velocidade de propagação que sofre a onda (pois a velocidade de propagação do som muda 
em função do material em que a onda sonora se propaga) e, portanto,ocorre essa alteração na 
direção de propagação. Ao ter sua direção de propagação modificada de um meio para o 
outro, a onda terá sua intensidade diminuída. 
 A atmosfera não é um meio homogêneo para a propagação do som, e a medida que 
aumenta a altitude, a temperatura diminui, podendo ser considerada como uma composição de 
diversas camadas (“faixas” horizontais), sendo cada uma delas um meio diferente. Então, 
quando uma onda sonora se propaga por ela, ela sofre o fenômeno de refração (ao passar de 
uma faixa para a outra), tendo sua direção alterada para cima, pois quanto maior a altura menor 
a velocidade de propagação do som e quanto maior a temperatura do ar, maior a velocidade de 
propagação do som. 
 Em uma manhã fria, acima da superfície de um lago, ocorre o inverso: devido ao fato 
do lago estar mais frio do que a terra, a temperatura do ar próximo à superfície do lago cresce 
com o aumento da altitude (até um certo ponto). E o som é refratado para baixo. 
 
3.4. Interferência 
 Quando a frequência de uma fonte provoca a vibração de outra, ocorre ressonância 
 
 
Ressonância 
 Essas ondas podem ser consideradas defeitos acústicos, porque elas provocam distorçam 
do som e com isso uma grande diferença de intensidade. Como as ondas sobrepõem-se, 
percorrendo direções opostas, vai existir regiões do ambiente onde a vibração é nula (pontos de 
nós, que serão fixos e que se anulam acusticamente). Já as fases que são coincidentes se somam 
causando uma sensação de som mais intenso. 
 O que isso quer dizer? Que existiram regiões que podem estar lado a lado, basta um 
pequeno deslocamento do receptor para ou observar o dobro de intensidade ou a anulação 
completa da intensidade sonora.